杏仁核亚区转录组多样性在人类与非人灵长类中的比较研究

本研究针对灵长类杏仁核复杂细胞类型与解剖亚区对应关系不明的问题，通过单核RNA测序技术对猕猴、狒狒和人类杏仁核五个亚区进行分子图谱构建，揭示了兴奋性神经元和抑制性神经元在亚区特异性分布规律，鉴定出GULP1+、COL25A1+等新型标志基因，并通过FISH验证其空间表达模式。该研究建立了跨物种细胞类型对比框架，发现精神疾病风险基因在特定神经元类型中富集，为理解杏仁核环路功能和精神疾病机制提供了关键资源。

　　

杏仁核作为情绪学习和记忆的核心脑区，在恐惧、焦虑等情感处理中起关键作用，其功能障碍与创伤后应激障碍（PTSD）、抑郁症等精神疾病密切相关。灵长类杏仁核由多个解剖亚区组成，包括外侧核（LA）、基底核（BA）、附属基底核（aBA）、中央核（CeA）和簇状细胞群（ITCs），这些区域包含高度异质的细胞类型。然而，由于缺乏细胞类型分辨率与解剖位置的精确对应关系，研究者难以阐明不同亚区在情感处理中的特异功能，也无法建立跨物种的 homologous（同源）细胞类型对比模型。

为解决这一问题，研究人员在《SCIENCE ADVANCES》发表了针对人类、猕猴和狒狒杏仁核的单核RNA测序（snRNA-seq）研究。他们通过精确解剖采集杏仁核五个主要亚区的新鲜组织，结合10x Genomics Chromium平台进行单核转录组测序，并采用跨物种整合分析方法构建细胞类型图谱。研究共分析了131,812个细胞核，鉴定出13类兴奋性神经元和19类抑制性神经元，所有细胞类型在三种灵长类中高度保守。

关键技术方法包括：1）猕猴和狒狒的立体定位组织穿刺取样技术；2）人类死后脑组织冷冻切片与NeuN⁺神经元富集；3）单核RNA测序与跨物种数据整合；4）荧光原位杂交（FISH）验证空间表达；5）线性混合模型分析细胞类型组成差异；6）分层连锁不平衡评分回归（S-LDSC）分析疾病遗传风险。

研究结果

精确亚区取样与snRNA-seq数据生成

通过猕猴和狒狒的定向穿刺取样获得LA、BA、aBA和CeA组织，人类样本则取自整个基底外侧复合体（BLA）。质控后数据集包含超过13万个细胞核，整合分析显示兴奋性和抑制性神经元在UMAP投影中按解剖亚区分离。CeA样本中79.6%为GABA能神经元，而BLA区域以谷氨酸能神经元为主（59.9-70.15%），证实取样策略的有效性。

抑制性神经元的分子多样性与跨物种保守性

19类GABA能神经元包括7类CGE来源（表达CCK、VIP或LAMP5）、7类MGE来源（表达SST或PVALB）和5类LGE来源（表达PRKCD、DLK1或TSHZ1）。MetaNeighbor分析显示所有细胞类型跨物种分类准确率（AUROC>0.8）。与小鼠数据对比发现灵长类特异保守性，例如TSHZ1⁺ ITC神经元表达CPNE4和PRKG1等标志基因。

抑制性神经元类型的亚核组织分布

线性混合模型分析揭示CeA富集LGE来源神经元（如DLK1_ZFHX3、PENK_DRD2），而BLA富集MGE/CGE来源神经元。BLA内部存在亚区特异性：CALCR_PENK神经元在aBA富集，CCK_CNR1在aBA/BA富集，SST_NXPH2在LA富集，而SST_TMEM132C在BA富集。ITC神经元（TSHZ1⁺）在亚区间无显著分布差异。

兴奋性神经元的分子多样性与保守性

13类谷氨酸能神经元可分为LA神经元（如LA_RORB）、BA神经元（如BA_MOXD1）、aBA神经元（如aBA_ESR1）、SATB2⁺神经元和vGlut2（SLC17A6⁺）神经元。SATB2_RORB在人类中比例较高，而SLC17A6_CARTPT主要在猕猴中发现。跨物种对比显示与Yu等人数据集的高度一致性，其中ESR1⁺神经元定位aBA，HGF⁺和LAMP5⁺神经元分别对应LA和BA。

兴奋性神经元的亚区特异性组织

组成分析证实LA特异性神经元（LA_RORB、LA_ZBTB20）在LA富集，BA特异性神经元（BA_MYRIP、BA_MOXD1）在BA富集，aBA特异性神经元（aBA_ESR1、aBA_GRIK3）在aBA富集。SLC17A6_SIM1神经元主要来源于CeA穿刺样本，推测来自内侧杏仁核（MeA）。

保守的兴奋性标志基因界定BLA亚区

伪批量差异表达分析鉴定出LA兴奋性神经元上调基因296个（如GULP1）、BA上调233个（如COL25A1）、aBA上调148个（如ESR1）。FISH验证显示GULP1⁺神经元局限于LA，COL25A1⁺神经元分布于BA/aBA，且与SLC17A7⁺神经元共标。SATB1和PEX5L分别标记LA和BA的背侧区域。

精神疾病风险的细胞类型分层

S-LDSC分析发现内皮细胞和PVALB_MYO5B神经元与双相情感障碍风险降低相关，而LAMP5_EGRF抑制性神经元与重度抑郁症（MDD）风险增加相关，BA_MOXD1兴奋性神经元与精神分裂症风险相关。基因集富集分析显示MDD和PTSD下调基因在SST⁺、PVALB⁺和LAMP5⁺神经元中显著富集。

结论与意义

该研究首次在灵长类杏仁核中建立了空间分辨的细胞类型图谱，揭示了兴奋性和抑制性神经元在解剖亚区的特异分布规律。研究发现GULP1、COL25A1、ESR1等新型标志基因可特异性标记LA、BA和aBA的兴奋性神经元，并通过FISH在人类和猕猴脑组织中验证其空间表达模式。这些分子标志物为未来使用遗传工具特异性操纵灵长类杏仁核环路提供了靶点。

研究还证实精神疾病风险基因在特定细胞类型中富集，例如LAMP5_EGRF神经元与抑郁症风险相关，BA_MOXD1神经元与精神分裂症风险相关，这为理解精神疾病的细胞机制提供了新视角。跨物种保守性分析显示灵长类神经元类型与小鼠存在显著差异，强调直接研究灵长类脑组织的必要性。

该数据集已公开并提供云端分析工具，促进神经科学领域对杏仁核细胞类型的进一步探索。通过整合分子特征与解剖位置，本研究为理解杏仁核在情感行为和疾病中的作用提供了细胞框架，并为开发靶向治疗策略奠定了基础。