摘要：那是一个初夏的夜晚，随后的时间里，他们一步步将设想变为现实——开发了一种新方法，绘制了从疾病到细胞空间分布的导航图，定位了精神分裂症等复杂疾病的相关细胞及其空间分布。

一切源于六个“脑”的设想。博士生宋立阳被导师杨剑叫到办公室，杨剑迅速在白板上画出一个六宫格。“

这里有六种大脑相关疾病：精神分裂症、抑郁症、自闭症、癫痫、多动症及其他脑部疾病”，他快速地解释道，“我们能否找出与这些疾病最相关的细胞分布？”

那是一个初夏的夜晚，随后的时间里，他们一步步将设想变为现实——开发了一种新方法，绘制了从疾病到细胞空间分布的导航图，定位了精神分裂症等复杂疾病的相关细胞及其空间分布。

2025年3月20日，西湖大学、西湖实验室及未来产业研究中心的杨剑课题组在Nature杂志上发表了题为《Spatially resolved mapping of cells associated with human complex traits》的研究论文，向全球科学家公开了这项名为gsMap的新方法。

大脑如同一团迷雾，即使使用最先进的医学影像技术，也难以揭示如精神分裂症等疾病的病因。然而，公共数据库中关于大脑的数据已相当丰富，对于杨剑实验室来说，有数据就意味着有机会。

该实验室擅长通过海量数据分析复杂疾病与遗传变异之间的关系，寻找潜在治疗靶点基因。过去，他们的主要数据来源是全基因组关联研究（GWAS），但这些数据无法解释变异如何通过特定位置的细胞影响疾病的发生。

直到空间转录组（ST）技术的出现，它不仅能够识别特定细胞类型，还能追踪它们在组织中的位置。杨剑和宋立阳讨论，是否能开发一种方法，以基因为桥梁，将疾病与细胞关联起来。这便是gsMap的灵感来源。

第一版导航图构建后遇到了挑战，直接整合GWAS和ST数据几乎找不到显著相关的细胞。团队决定引入图神经网络（GNN），对数据进行降噪和平滑处理。

优化后的第二代导航图，在小鼠胚胎中进行了测试，结果符合生物学常识。不仅如此，这也表明gsMap不受物种限制，可应用于模式动物中找到与人类疾病相关的细胞。

回到最初的六个“脑”，基于公共数据库中的大脑ST数据，研究团队聚焦于谷氨酸能神经元，发现其与精神分裂症和抑郁症密切相关。

例如，与精神分裂症相关的谷氨酸能神经元集中在大脑皮层和海马区域，而与抑郁症相关的则位于中脑和内侧前额叶皮层深部。

2023年3月20日，Nature正式发布了这篇论文，文中gsMap算法被封装为开源软件，供全球科学家使用。

西湖大学博士研究生宋立阳和陈文浩为共同第一作者，杨剑教授为通讯作者。科研助理侯俊任和郭敏敏在论文的可视化网站建设方面做出了重要贡献。

来源：研究生的酸甜苦辣咸