上海交通大学系统生物医学研究院吴强课题组长期从事原钙粘蛋白调控及功能研究。在最新的与清华大学时松海课题组合作研究中发现原钙粘蛋白基因簇模式化表达谱调控大脑皮层的精细结构，这一研究进展于2022年12月7日以《Patterned cPCDH expression regulates the fine organization of the neocortex》为题目的长篇研究论文形式于《Nature》上发表。

人类大脑中有超过1000万亿个突触连接，并且在儿童早期发育阶段大脑能够每秒钟形成超过100万个新的突触连接。这些极其复杂的神经元回路的组装需要特定的细胞表面分子标签来赋予每个神经元独特的身份代码，以获得神经细胞的自我和非自我区分。先前的研究发现人类原钙粘蛋白基因簇包含53个原钙粘蛋白基因，具有可变区和恒定区的基因组一维结构并通过CTCF方向性介导的三维基因组架构编码大量多样性的细胞表面分子，它们的随机和组合表达模式像神经细胞身份代码一样对于大脑回路形成中的神经元识别至关重要，所以原钙粘蛋白基因簇是多种精神疾病的相关遗传学位点。

本研究通过整合深度单细胞RNA测序分析、祖细胞谱系标记和镶嵌功能分析，发现原钙粘蛋白基因簇多样但有规律的表达能够调节小鼠大脑皮层兴奋性神经元的精确空间排列和突触连接。原钙粘蛋白基因在单个大脑皮层兴奋性神经元中的表达是多种多样的，但表现出与其发育起源和空间定位相关的不同组成模式。原钙粘蛋白基因亚型的减少表达导致克隆相关兴奋性神经元的横向聚集和突触连接的显着增加。单个原钙粘蛋白亚型的过度表达引起克隆相关的兴奋性神经元的横向分散和突触连接的显着降低。所以模式化的原钙粘蛋白表达谱决定了哺乳动物大脑发育中皮层兴奋性神经元的精细空间结构。本研究是上海交大与哥伦比亚大学2017年合作发现原钙粘蛋白决定大脑发育中5-羟色胺神经环路的架构并发表Science论文后吴强课题组又一重要合作研究进展，上海交大助理研究员李经纬和博士生葛笑参与了本项研究。该项研究得到了国家自然科学基金的资助。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05495-2