华大生命科学研究院

方向介绍

大脑是思想、情感、感知、行动和记忆的源泉，是明晰神经系统疾病的诊断和治疗的途径，是人类认识自身的终极挑战之一。基因与认知科学研究旨在了解脑的细胞组成、认识大脑认知神经原理以及观测、解读大脑的活动，提升人类对自身的理解和神经系统疾病的有效诊断及治疗水平，也为发展类脑计算系统和器件、突破传统计算机架构的束缚提供重要的思路和依据，具有广阔的研究空间和战略纵深。

近20年来，随着基因组测序、转录组测序、蛋白质组学、电生理技术、环路研究及神经系统影像等技术的突破，把对脑和神经系统的研究深入到细胞、分子水平，是脑科学发展的主要趋势，也大大促进了人类在分子、细胞和环路水平对神经系统的认识，进而取得了脑相关机制的丰硕成果。然而，大脑功能基础、大脑认知、大脑发育以及相关疾病的早期诊断和治疗一直是研究难题，只有证明脑细胞图谱与传统上用来定义细胞类型的解剖或功能细胞特性之间有明确的关系，脑细胞图谱的价值才会被真正利用。

“基因与认知”是华大研究院五大核心方向之一。通过结合最前沿的单细胞和时空组学技术，神经影像技术等，获得脑细胞的时空多组学图谱，并建立具有进化层级关系的物种全脑时空精细图谱，回答脑科学中的一系列重大基础问题，并进行脑疾病相关的有效干预靶点和治疗策略的研发。


亮点成果

认知与基因

随着全球人口的老龄化加速，人们越来越关注老年认知疾病影响因素与防治手段。老年痴呆症是其研究重点之一，具有一定程度的认知损伤，通过相关影响因素的研究有助于改善老年人的生活质量，为其有效防治找出新的途径。

2010年，深圳华大生命科学研究院成立了认知与基因研究重点实验室，目的为研究高遗传率的复杂认知性状和解决认知与行为神经科学领域的重大问题，借助基因测序新技术和影像工具，探索认知疾病的遗传结构以及相关生物表型、脑高级功能的神经网络机制等，搭建临床医学、神经科学、工程学以及其他领域交叉学科桥梁，充分展现基因组学、影像学、病理学等跨学科优势，解答前沿科学的紧迫问题，为精准健康添加坚实的科研基础。与各大医院紧密合作，促使科研成果产业化。

近几年的主要课题包括神经退行性疾病的多组学研究、精神分裂症的宏基因研究等。成果相继发表在Molecular Psychiatry, Nature Communications, Frontiers in Neuroscience等期刊。


代表性成果：

  1. Liu Z , Dai X , Zhang H , et al. Gut microbiota mediates intermittent-fasting alleviation of diabetes-induced cognitive impairment[J]. Nature Communications, 2020, 11(1).

  2. Zhu F , Ju Y , Wang W , et al. Metagenome-wide association of gut microbiome features for schizophrenia[J]. Nature Communications, 2020, 11(1):1612.

  3. Nie C , Sun Y , Zhen H , et al. Differential Expression of Plasma Exo-miRNA in Neurodegenerative Diseases by Next-Generation Sequencing[J]. Frontiers in Neuroscience, 2020, 14:438.

  4. Genomic landscapes of Chinese sporadic autism spectrum disorders revealed by whole-genome sequencing[J]. Journal of Genetics and Genomics, 2018.



脑科学时空组

大脑是非常复杂的生物系统，拥有上千亿个神经细胞（神经元）；神经元之间有复杂的神经纤维连接，通过百万亿个连接点（突触），形成神经网络和主导各种脑功能的神经环路。寻常的转录组数据以及其他组学数据不足以构建大脑细胞间的调控网络，时空组学可以更加精确的理解细胞之间的相互作用，完善大脑结构以及功能机制。 包括阿尔兹海默症、多发性硬化等神经退行性疾病在内的一些神经系统疾病往往相对于其他器官疾病更为复杂难以治疗。最近几十年，随着人类寿命的增长，神经退行性疾病的发生率显著增高。掌握多个物种的全脑时空精细图谱对于了解大脑结构、功能机制、研究神经系统疾病以及构建模式生物有着非常重要的意义。

数据库：https://db.cngb.org/MBA/


代表性成果：

1. Niu, Y., Sun, N., Li, C., Lei, Y., Huang, Z., Wu, J., … Tan, T. (2019). Dissecting primate early post-implantation development using long-term in vitro embryo culture. Science, 1(1), eaaw5754. https://doi.org/10.1126/science.aaw5754

2. Lei, Y., Cheng, M., Li, Z., Zhuang, Z., Wu, L., Han, L., … Liu, S. (2020). Single-cell regulatory landscape and disease vulnerability map of adult Macaque cortex. BioRxiv, 2020.05.14.087601. https://doi.org/10.1101/2020.05.14.087601