近日，英国阿伯丁大学（University of Aberdeen）的研究团队首次系统揭示了与自闭症和智力障碍相关的基因，如何通过调控大脑细胞外基质（extracellular matrix，ECM）影响人类早期脑发育。相关研究成果发表于《Nature Communications》。
研究人员指出，早期脑发育的差异被认为是多种神经发育障碍的重要生物学基础，但其分子和细胞层面的调控机制仍不清楚。本研究将目光投向了一个长期被忽视的系统——细胞外基质。ECM不仅为大脑提供结构支撑，还通过基因调控的信号网络，引导细胞命运决定、迁移与组织结构的形成，是早期脑发育的重要“框架”。
在研究中，团队整合并分析了多个大规模单细胞转录组数据集，系统考察了ECM相关基因在不同脑细胞类型及发育阶段的表达特征。研究人员首次构建了一个细胞类型与发育阶段分辨率的“matrisome”图谱，即编码细胞外基质及其调控因子的基因集合。结果显示，大量matrisome基因与神经发育障碍密切相关，包括自闭症、注意缺陷多动障碍（ADHD）和智力障碍，其表达水平会随着大脑发育进程发生显著而动态的变化。
研究进一步发现，在大脑皮层发育过程中，不同类型的细胞——包括神经干细胞、神经元以及血管相关细胞——通过细胞外基质进行信息交流与协同调控，从而协调生长与分化。尽管以往研究已关注ECM的个别组成成分，但这是首次在单细胞水平上，系统描绘其在早期脑形成过程中的时空变化特征。
论文通讯作者、阿伯丁大学医学科学研究所（Institute of Medical Sciences）研究组负责人Eunchai Kang博士表示，人类脑发育是一个高度复杂的过程，干细胞需要准确获知自身命运与迁移方向，多种细胞类型必须在同一环境中协同运作，而这种协同正是在不断变化的细胞外基质环境中完成的。“尽管我们知道ECM在这些过程中至关重要，但其具体作用方式，以及相关通路变化如何与神经发育障碍相关，仍然缺乏系统研究。”
共同通讯作者Daniel Berg博士补充指出，明确在不同发育阶段、不同细胞类型中哪些ECM相关基因处于活跃状态，有助于从正确的生物学背景出发研究基因功能，为后续实验设计提供重要参考。
研究人员认为，该工作首次在大尺度单细胞数据基础上揭示了不同脑细胞如何在发育过程中共同构建并重塑大脑的“结构性微环境”，并将这一过程与神经发育障碍相关基因联系起来。相关发现为理解发育性脑疾病的分子通路提供了新的框架，也为未来探索更加精准和靶向的干预策略奠定了基础。
参考文献：Do Hyeon Gim et al, Deciphering cell-type-and temporally specific matrisome expression signatures in human cortical development and neurodevelopmental disorders via scRNA-seq meta-analysis, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-64381-3
编辑：王洪
排版：李丽
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