image: The developmental dimension includes profiles of the human brain in the first trimester (6–13 weeks after conception) and four postnatal brain regions sampled at five stages from infancy to late adulthood. Population-scale profiling covers more than 2.8 million nuclei from the adult prefrontal cortex of 388 individuals. The cross-modal taxonomy integrates transcriptomic, DNA methylation, and open-chromatin profiles from more than 500,000 cells in the adult mouse primary motor cortex, resolving more than 56 neuronal cell types and supporting cell-type alignment across platforms. The spatial dimension maps single-cell DNA methylomes and three-dimensional genome organization across 117 dissected regions of the adult mouse brain. ACC, anterior cingulate cortex; DLPFC, dorsolateral prefrontal cortex; Hipp, hippocampus; CN, caudate nucleus. Credit: Peng Luo and Hongbo Guo.
Credit: Peng Luo and Hongbo Guo / Medicine Discovery
当全球脑图谱项目投资已超2亿美元，规模扩张本身并不能带来临床获益——Medicine Discovery最新社论呼吁加强功能验证、规范元数据并推动透明报告
南方医科大学珠江医院
脑科学正进入一个单细胞、单细胞核、空间与多模态组学得以在同一生物学框架下解读的时代。然而，Medicine Discovery最新发表的社论指出，规模与分辨率的提升本身并不等同于生物学意义的确立；这一差距会直接带来临床后果：超过92%在动物模型中显示有前景的药物，最终未能触达人类患者。
这篇题为Frontiers in Brain Science and Multi-Omics: From Atlas Construction to Functional Testing and Translational Research的社论，由南方医科大学珠江医院肿瘤科罗鹏（Peng Luo）与珠江医院神经外科中心郭洪波（Hongbo Guo）共同撰写。文章系统梳理了近年来脑多组学研究，并提出三条用于检验候选调控关系的互补路径：动态比较、多分子层联合测量以及靶向扰动实验。
作者写道：“要产生具有临床价值的发现，需要完整的元数据、透明的分析流程、独立验证，并清晰区分关联、优先筛选与功能验证。”
从关联到机制
社论以一个具体案例说明了“优先筛选”与“机制确立”之间的差距。一项阿尔茨海默病死后脑研究显示，表观基因组稳定性的降低与病理进展相关，而其相对保持则与认知韧性相关。该发现来自死后脑组织，说明多组学可用于连接分子状态与疾病进展。但作者提醒，在将此类关联解读为因果机制之前，仍需进行功能验证。
当前，脑图谱的覆盖面已相当广泛。脑SCOPE（brainSCOPE）等群体规模资源整合了成人前额叶皮层的基因表达、染色质可及性、遗传变异与细胞间通讯数据，覆盖388名个体的280余万个细胞核。跨模态与全脑资源进一步拓展了覆盖范围：成年小鼠初级运动皮层图谱解析出超过56种神经元细胞类型，并支持跨平台的细胞类型比对；成人全脑三维图谱则覆盖117个解剖脑区。MAPbrain汇总了人类与非人灵长类多个脑区、多个发育阶段的数据，用于跨物种比较。
社论指出，这些资源在发育阶段、个体、脑区与物种层面扩展了图谱覆盖面，但规模或分辨率本身无法判定某一候选调控关系是否具有功能意义。优先筛选候选基因并不等同于阐明疾病机制。例如，MultiVINE-seq可将全基因组关联研究（GWAS）识别的风险变异与脑血管、血管周围及免疫细胞类型相关联，并优先筛选候选基因，但机制层面的解读仍需体内实验或基于扰动的验证。
三条互补策略
为了从“优先筛选”走向“机制确立”，作者强调了三类互补策略。动态比较可揭示反应随时间以及在不同脑区、细胞类型间的变化。多分子层联合测量可一次性读取多个分子层：3DRAM-seq可联合解析人脑类器官的三维基因组、染色质可及性、DNA甲基化与RNA表达；空间增强多组学接口（Sami）则在单张小鼠标本切片中整合代谢组、脂质组与糖组。功能验证则补全了证据链：在人脑类器官中，多重CRISPR扰动实验检验了GLI3与HES4/5如何调控端脑命运；一项大脑皮层发育畸形研究则结合切除患者脑组织的单核RNA测序与胚胎小鼠脑内实验，将候选体细胞突变与特定发育阶段的细胞群体联系起来。
社论进一步梳理了上述方法在疾病研究与神经工程中的应用。在0~3岁唐氏综合征（21三体综合征）供体来源的背外侧前额叶皮层中，多种细胞类型均出现转录与染色质改变，同时伴有突触功能、髓鞘化与炎症相关程序的紊乱。在一项纳入16例儿童高级别胶质瘤患者的队列中，诊断期与治疗后样本的比较显示，治疗后样本中出现前神经型肿瘤细胞与非肿瘤性少突胶质细胞的空间共现，并伴随髓系细胞状态的改变。在采用非功能性硅探针的小鼠皮层植入模型中，与免疫反应、神经元健康与自噬相关的分子变化随植入后时间与距植入物的距离而变化，且mRNA与蛋白层面的变化并不一致。
社论强调，上述发现来自差异显著的生物材料——出生后人脑组织、死后脑组织、诊断期与治疗后肿瘤样本，以及动物植入模型——因此不应被解读为源自同一机制。这一审慎态度同样适用于更广泛的多组学结果解读：死后组织、患者样本、类器官与动物模型中的研究发现不可相互替代。
推动进展所需的条件
作者还明确了推动进展所需的具体条件：为使跨队列比较能够说明样本来源、数据处理流程与分析条件，并确保主要结论可被独立验证，需要一致的样本处理流程、完整的元数据与清晰的报告标准。关键发现应在独立队列、临床样本或功能模型中得到验证，同时完整记录数据、代码与分析参数。
社论特别强调，功能模型与临床样本承担着不同角色：功能模型用于检验候选关系，临床样本则可说明相应现象是否在人体中出现。
社论最后指出，横跨基础科学、临床医学、工程与数据科学的团队，应聚焦界定清晰、可检验且具有实际意义的医学问题，并从项目伊始即整合多尺度测量、功能验证与应用前景评估。作者认为，目标不应是积累越来越多的脑测量数据，而是将日益复杂的测量结果转化为可重复的生物学洞见，以及可用于诊断、治疗开发与神经工程、并可通过实验检验的机会。
文章信息
Frontiers in Brain Science and Multi-Omics: From Atlas Construction to Functional Testing and Translational Research
Medicine Discovery, 2026.
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S3117928226000019
DOI：10.1016/j.medd.2026.100001
期刊简介
Medicine Discovery（ISSN: 3117-9282）是由南方医科大学珠江医院主办、与科爱（KeAi）合作出版、通过ScienceDirect平台全球发行的同行评审国际开放获取期刊。期刊致力于发表连接机制发现与临床实施的高质量转化医学研究，设有五个栏目，涵盖机制与系统医学、转化与临床研究、数字医疗与数据驱动型医疗保健、治疗创新与生物医学工程，以及方法学、标准与实施科学。
官网：https://www.sciencedirect.com/journal/medicine-discovery
投稿：https://www.editorialmanager.com/medd/default2.aspx
Method of Research
Commentary/editorial
Subject of Research
Not applicable
Article Title
Frontiers in brain science and multi-omics: From atlas construction to functional testing and translational research
COI Statement
Hongbo Guo is Editor-in-Chief of Medicine Discovery and was excluded from editorial decision-making on this article.