溫籍科學家楊劍教授（中）為該篇文章通訊作者。

本報訊 （記者 周大正） 近日，由溫籍科學家、西湖大學生命科學院楊劍教授領銜的課題組在《自然》上發表研究論文，該研究開發了一種新的分析方法gsMap，通過整合人類遺傳學和空間轉錄組數據，繪製出一張從疾病到細胞分佈的“導航圖”，並成功定位到精神分裂症、抑鬱症等複雜疾病的相關細胞在組織中的“藏身之處”及其空間分佈。

西湖大學博士研究生宋立陽和陳文浩為該篇文章共同第一作者，楊劍教授為通訊作者。楊劍1981年12月出生於樂清，1999年以虹橋中學全校理科第一名的成績考上浙江大學生物科學系。2008年於浙江大學獲得數量遺傳學博士學位，同年赴澳大利亞昆士蘭醫學研究所從事博士後研究工作。2012年加入澳大利亞昆士蘭大學，2020年9月加入西湖大學生命科學學院，現擔任西湖大學生命科學學院副院長，樂清市歐美同學會會長。

人的行為特徵比如愛喝咖啡、生理特徵比如高矮胖瘦，以及更容易得什麼病，大多受到遺傳變異，也就是基因的影響。在解鎖細胞和疾病有何奇妙關聯的過程中，過去全球科學家通過全基因組關聯研究（GWAS），成功鑒定出大量與複雜疾病和人體特徵相關的遺傳變異，但這一技術無法解釋這些變異如何通過人體中哪些特定細胞影響疾病的發生與發展。

“每個細胞都應該有一組活躍表達的標籤基因，這組基因就像是細胞的身份證，反映了細胞的類型、狀態、空間位置等資訊。”楊劍團隊利用一項新技術——空間轉錄組技術（ST）對細胞在身體中的分佈和活動有了更直觀的認識，“GWAS關聯了複雜疾病與特定基因，ST關聯了特定基因與細胞位置，以基因為橋，能否開發出一項新方法，把疾病和細胞對應起來？”

由於目前ST數據雜訊較大，嚴重影響觀察。為此該研究團隊引入圖神經網路（GNN），一種人工智慧方法，對ST數據進行降噪和平滑處理。經過反覆修改與調試，一個創新性的數據分析模型成功落地。那些被掩蓋的複雜疾病與所對應的細胞類型之間的關係被識別出來，同時這些細胞在人體中的“藏身之處”逐漸顯露出來。

研究團隊發現，在gsMap“導航”下，不論是精神分裂症還是抑鬱症，都與谷氨酸能神經元有顯著關聯，但在對應不同疾病時，它們的分佈位置有不同的“偏好”。與精神分裂症關聯的谷氨酸能神經元，集中分佈於大腦皮層和海馬區域，這些位置與智商相關的細胞位置非常接近，甚至有重疊。而與抑鬱症關聯的谷氨酸能神經元，則集中分佈在中腦和內側前額葉皮層深部。結合現有藥物資料庫，他們發現活躍在這個位置的基因，與精神藥物靶向的基因重合度較高，是其他大腦皮層區域的16倍，突顯該腦區在抑鬱症干預和靶向治療中的潛在作用。