2026年开年，生命科学领域迎来了一个高密度的成果爆发期。在短短两个月内，Cell、Nature、Science 三大期刊动物领域接连发表了多项突破性研究。从全脑尺度上的神经活动图谱，到器官发育的单细胞分辨率追踪，从进化机制的趋同与分化，到新型药物与治疗策略的涌现，这些工作以前所未有的深度和广度，拓展了人类对生命奥秘的认知边界。本期速览精选了24项具有代表性的重磅成果，按研究方向分为四大板块：神经科学解码大脑的时空动态，发育生物学追踪生命起源的细胞轨迹，进化与适应性破解生命多样性的遗传密码，疾病与治疗探索从分子机制到精准干预的路径，同时特别收录了推动研究范式的技术突破。
神经科学方向：解码大脑的时空动态
1、全脑昼夜节律神经活动图谱
Science | 日本理化学研究所
哺乳动物的大脑由许多解剖学区域组成，尽管这些区域连接广泛，但它们具有不同的功能。在昼夜周期中，自发性神经活动是如何在各个区域之间协调的，这一点仍然不清楚。作者在持续黑暗的环境下，对两天内收集的 144 只小鼠的大脑进行了组织透明化处理和全脑 c-Fos 免疫染色。单细胞分辨率下呈现出642 个解剖学定义的区域79% 的区域在不同的昼夜阶段呈现振荡，不同脑区呈现功能特化相关的节律相位差异。体素分析进一步表明脑区内存在复杂的时空协调机制。此外，使用组学衍生的预测方法，可以从整体 c-Fos 模式中准确推断出大脑的昼夜时间。此全脑昼夜图谱加深了作者对神经协调的理解，并为将一天中的时间信息整合到功能和药理学研究中提供重要资源。
核心技术：组织透明化 + 全脑免疫染色 + 光片显微镜成像 + 机器学习图像分析
2、少突胶质细胞全脑时空图谱
Cell | 约翰霍普金斯大学
髓鞘绝缘鞘可加速哺乳动物大脑中的神经元通讯。生成髓鞘的少突胶质细胞在生命全程持续产生，以逐渐增加髓鞘覆盖范围，但这些动态变化尚未在全脑范围内被定义。作者开发了一种细胞定位流程，涉及组织透明化、光片显微镜技术和人工智能辅助分析，以确定数百万少突胶质细胞的精确位置并评估小鼠大脑的区域髓鞘密度。这些图谱揭示了少突胶质细胞模式的多样性，这种多样性在大脑半球、个体和性别间具有一致性，但同时表现出年龄和区域特异性差异。将这些图谱与转录组学及超微结构数据集整合，不仅证实了髓鞘的分布受轴突特性、神经元活动及区域程序三重因素共同调控，还指出了脱髓鞘病变与淀粉样蛋白病理中的区域易损性差异。
测序技术方法：单细胞RNA测序；空间转录组学
3、小鼠海马体单细胞翻译组图谱
Nature | 加州大学
大脑展现出丰富的转录后机调控机制，其中，可变剪接已被证实可驱动细胞类型特异性，当其功能受损时与神经系统疾病密切相关。作者采用 APOBEC 介导的核糖体靶标分析（Ribo-stamp）技术，结合短读长和长读长单细胞转录组测序，首次构建了出生后25天小鼠海马体同工型特异性单细胞翻译组图谱，发现1,641个基因的3,857个可变转录本存在细胞类型特异性翻译，并鉴定出同一基因在8种不同细胞类型内及跨细胞类型的差异翻译亚型。揭示了海马体CA1与CA3区神经元在翻译状态上的差异，并解析了单细胞水平的转录本同工型翻译调控规律，这些发现将深化对细胞类型与亚型特异性翻译在驱动大脑生理功能及疾病机制中作用的理解。
测序技术方法：单细胞核RNA测序；单细胞核Ribo-STAMP测序；长读长单细胞RNA测序（MAS-ISO-seq）；eCLIP测序；转录组测序
4、斑马鱼指南神经元可塑性机制
Nature | 慕尼黑工业大学
视觉可为动物在环境中导航提供信息。地标可用于维持航向，而光流可被整合以估算转向。尽管已有研究表明多种物种的头部方向（HD）神经元利用这些视觉线索，但脊椎动物中这一过程的神经回路机制仍不明确。本研究利用小型脊椎动物模型–幼年斑马鱼结合，证实斑马鱼HD细胞能够有效整合视觉地标和光流信息，追踪多个视觉场景的方向。作者发现地标追踪需要缰核向脚间核的侧向投射，该结构由HD神经元突起支配。生理学与形态学的相似性表明，缰核轴突中存在类似于果蝇环神经元的赫布机制。斑马鱼幼体后脑HD细胞在缺乏复杂视觉端脑的情况下仍能利用视觉线索，这一发现为脊椎动物导航回路的进化提供了新见解。
5、脊髓背角发育时空逻辑
Science | 美国国家神经疾病与卒中研究所
哺乳动物脊髓的背角由多个神经板构成，每个神经板层均分布着不同类型的神经元，具有独特的神经回路连接，并在行为中发挥特定功能。一个悬而未决的问题是：这种组织结构如何从看似同质的神经祖细胞池中在发育过程中形成？本研究揭示，小鼠背侧神经元的分化过程既包含时间维度的动态演变——相关细胞类型家族以时间队列形式相继诞生，也包含空间-分子梯度的调控——这种梯度决定了具体细胞类型的分化方向。兴奋性神经元的时序拓扑排列是背角解剖组织的关键决定因素。背角祖细胞并非均质群体，空间梯度将每个时间家族进一步细分为分子离散的神经元类型，最终形成特化的背角神经元。
测序技术方法：单细胞RNA-seq（10X Genomics）；空间转录组学（10X Genomics Xenium）；整合分析已发表单细胞数据
发育生物学方向：追踪生命起源的细胞轨迹
6、全身器官3D单细胞图谱
Cell | 东京大学
本文报道了CUBIC Organ/Body Atlas，研究团队构建了为11种成年小鼠器官（心脏、肺、肝、胰腺、肾脏、膀胱、附睾、睾丸、子宫、甲状腺、唾液腺）及新生小鼠全身三维单细胞分辨率的参考图谱。为构建该图谱，作者优化了CUBIC透明化方案，并开发了exMOVIE成像系统——该系统具备足够的工作距离和轴向分辨率，可实现器官/身体范围的三维成像及后续细胞核检测。该图谱支持多样本间的单细胞分辨率比较分析，适用于器官发育研究、疾病状态分析以及三维免疫染色的全身免疫细胞谱分析。
核心技术：CUBIC组织透明化 + exMOVIE光片显微镜成像 + GPU加速细胞检测 + 图像配准与图谱构建。
7、内皮细胞胚胎发育单细胞时序图谱
Cell | 中国科学院广州生物医药与健康研究院、华南理工大学、广州国家实验室和西湖大学联合团队
内皮细胞是脊椎动物循环系统的基本组成部分；然而，目前尚未建立全面描述内皮细胞如何获得器官特异性转录组异质性的图谱。研究团队构建了一个涵盖小鼠整个胚胎发育过程的时序性内皮资源图谱，包括26个发育时间点和8个器官。通过跨器官时序比较，揭示了器官特异性内皮细胞的出现时间、谱系轨迹以及其器官特异性基因和通路。利用这些资源，发现大多数内皮细胞在妊娠晚期之前就已表现出可区分的器官特异性。人和小鼠的肺内皮细胞经历了一个进化上保守的转录转变。特异性敲除内皮细胞中肺内皮富集的转录因子Casz1，会导致血管生长异常、肺内皮器官特异性分化受阻以及上皮-内皮细胞间通讯缺陷。此研究揭示了器官特异性内皮细胞分化的基本原理，为今后疾病解析奠定了坚实的基础。
测序技术方法：单细胞RNA测序（10X Genomics）；空间转录组学；Cut&Tag测序；bulk RNA-seq；已发表的单细胞转录组数据整合分析
8、哺乳动物皮脊的形成机制
Nature | 华盛顿州立大学，武汉大学等
人类进化过程中体毛的消失长期以来一直困扰着科学家和公众。毛发密度降低与皮脊的获得在时间上吻合，然而，皮脊发育时间和分子机制却鲜为人知。对人类和猪皮肤发育的研究表明，皮脊通过一种与毛囊和汗腺无关的机制形成，它们建立由相互连接的表皮内陷形成的。在此，作者记录了皮脊在哺乳动物（包括灰熊和海豚）中的存在，并展示了新生猪的伤口能够从头再生皮脊。多物种的时空转录组学分析揭示了在皮脊形态发生过程中，表皮细胞和真皮细胞之间存在着显著的信号相互作用，特别BMP介导的信号通路。小鼠指垫皮肤能形成皮脊，且其功能需要表皮BMP信号的参与。作者提出，哺乳动物皮肤中皮脊的进化涉及分子程序的更替：由原先形成离散的微观附属器（包括毛囊和汗腺）的程序，转变为一种用于形成相互连接的附属器网络的独特程序。BMP的广泛表皮激活对于围绕下方真皮凹陷区域组织形成的皮脊网络至关重要。
测序技术方法：单细胞RNA测序；空间转录组学；已发表的单细胞转录组数据整合分析
9、多能干细胞重建睾丸
Science | 大阪大学
性腺体细胞的正确分化对于性别决定及性激素与配子的产生至关重要，而在体外重建这一过程将深化对该机制的理解，并实现配子的体外生成。本研究报道利用小鼠多能干细胞重建睾丸体细胞的方法。该重建过程重现了性别决定机制，产生的细胞类型可形成生精小管及相邻间质组织。重建的睾丸组织整合了多能干细胞来源的原始生殖细胞，并支持其分化为精原干细胞。这些精原干细胞移植至睾丸后可分化为功能性精子。本研究为深化性别决定机制的理解及建立雄性生殖细胞系的替代来源提供了新思路。
10、小脑发育基因调控进化
Science | 海德堡大学
基因调控变化被认为是进化创新的主要驱动力，包括人类进化过程中小脑的扩张，但这些机制仍大部分未被探索。本研究整合了六种哺乳动物（人类、倭黑猩猩、猕猴、狨猴、小鼠和负鼠）的单细胞基因表达与染色质可及性测量数据，揭示了小脑发育中保守与分化的调控网络。鉴定了细胞身份的核心调控因子，并通过基于序列的模型揭示了保守的调控密码。通过预测240种哺乳动物的染色质可及性，重建了人类顺式调控元件的进化史，识别出与正向选择和基因表达变化相关的调控集合，包括小脑祖细胞中 THRB 表达。总体而言，此项研究揭示了调控小脑发育的共有及哺乳动物谱系特异性调控程序。
测序技术方法：单细胞核RNA-seq；单细胞核ATAC-seq；单细胞核多组学测序（snMultiome）；RNA测序；已发表的单细胞数据整合
进化与适应性方向：破解生命多样性的遗传密码
11、糖食鸟类基因组趋同进化
Science | 哈佛大学
高糖饮食会导致人类代谢性疾病，然而多个鸟类谱系却趋同进化出以富含糖分的花蜜或果实为食的适应性。通过构建九个新基因组和90个组织特异性转录组，研究了蜂鸟、鹦鹉、蜜鸟和太阳鸟的分子机制。比较分析显示，糖食鸟类在蛋白质编码序列和调控序列中均存在过度的重复选择，揭示遗传元件的重复利用。糖食鸟类的序列或表达变化影响血压调节、脂质、氨基酸及碳水化合物代谢相关基因，实验表明蜜鸟己糖激酶3发生功能改变。 MLXIPL 作为糖脂稳态的关键调控因子，在所有糖食类群中均呈现趋同的变化；实验揭示蜂鸟 MLXIPL 在糖诱导下的转录活性增强，凸显其在高糖饮食中的适应性作用。
测序技术方法：基因组组装、比较基因组、转录组测序
12、哺乳动物夜行-昼行转换的细胞基础
Science | 剑桥大学
早期哺乳动物为夜行性生物，而恐龙则以昼行性为主。哺乳动物向昼行性活动的转变在白垩纪-古近纪灭绝事件后加速，但其潜在机制尚不明确。作者发现了一种保守的细胞内热力学机制，可能促进了这一转变。在昼行性哺乳动物的细胞中，蛋白质合成、磷酸化及昼夜节律时间对温度变化的敏感性低于夜行性哺乳动物的细胞。比较基因组学揭示了关键信号通路（包括雷帕霉素机制靶点mTOR）的加速进化，这些通路增强了昼行性细胞钟对温度和渗透压扰动的稳健性。在夜行性小鼠中，mTOR抑制使细胞、组织及行为向昼行性活动转变。这些发现揭示了昼夜转换的遗传与生化基础，强调了细胞信号网络如何编码时间生态位选择等复杂表型。
测序技术方法：RNA-Seq数据；全基因组测序数据
13、木食蟑螂与白蚁社会进化
Science | 华南师范大学
研究团队成功测序并组装了隐尾蠊及多种白蚁的高质量基因组，构建了迄今最为全面的蜚蠊目比较基因组图谱。本研究聚焦于蜚蠊目中具有双亲抚育行为的木食性蟑螂和表现同胞利他行为的白蚁，发现营养特化驱动了不同社会性行为策略的演化。结果显示，白蚁丢失了参与精子运动调控的关键基因，验证了严格的一夫一妻制是其社会性起源的基石。在机制层面，白蚁工蚁体内维持较高水平的保幼激素（JH）与胰岛素/IGF信号，抑制了成虫盘（如翅芽）的发育，促使其向工蚁分化；而生殖若虫体内的JH滴度则维持在极低水平。这一调控模式与工蚁特化供给所形成的反馈循环相互强化，促进了大规模稳态群体的演化。
测序技术方法：基因组组装；比较基因组； 转录组测序（百迈客生物为该研究提供了转录组测序服务！）
14、蜥蜴“石头-剪刀-布”颜色多态性遗传
Science | 加州大学
侧斑蜥蜴在生物学上扮演着“石头剪刀布”的角色，三种不同颜色的雄性形态通过不同的交配策略展开竞争。作者揭示了这种多态性的遗传基础——此前学界认为其源于单个基因位点的三个等位基因。橙色入侵者和蓝色配偶守护者形态与七叶素还原酶基因调控区的两种不同单倍型相关，而黄色偷袭者形态则通过表型可塑性从蓝色形态相同的遗传背景中演化而来。模拟研究表明，相较于三等位基因系统，包含两个等位基因及可塑性的遗传系统能更有效地维持多态性。这种将遗传决定与表型可塑性相结合的平衡选择机制，拓展了自然界稳定多态性产生的可能性。
测序技术方法：基因组组装；简化基因组测序（ddRAD-seq）GWAS分析；PacBio扩增子测序；转录组测序
15、性选择综合征消除颜色多态性
Science | 隆德大学
遗传决定的色彩形态在众多动物中普遍存在。当竞争性相互作用允许稀有形态的出现频率增加时，社会选择可维持这种多态性。这种对负频率依赖性选择的依赖性，使得色彩多态性容易受到新型表型的干扰——这些新型表型会破坏形态间的竞争性相互作用。作者发现，普通壁蜥中，一种性选择综合征的起源与适应性扩散，通过选择性消除编码替代色彩形态的等位基因，而这些等位基因已维持数百万年。研究结果表明，新型表型的出现如何破坏平衡选择，从而揭示了快速表型进化与色彩多态性丧失之间的关联机制。
测序技术方法：靶向候选基因测序
16、鸟类视网膜无氧代谢机制
Nature | 奥胡斯大学
神经组织对缺氧异常敏感，依赖密集的血管网络来满足其对氧气、营养物质及代谢废物清除的极高需求。在鸟类中，代谢需求最高的神经组织之一视网膜缺乏内部血管。这引发了一个问题：如此高代谢需求的神经组织如何在无血流灌注的情况下维持功能？本研究发现，尽管外层视网膜的光感受器可获取氧气，缺氧的内层视网膜依赖无氧糖酵解供能，栉膜通过高表达的葡萄糖转运体GLUT1和乳酸转运体MCT1，分别介导葡萄糖向玻璃体的转运及乳酸向血液的清除，为视网膜提供代谢底物并移除废物。鸟类特有的Müller细胞进一步连接栉膜与视网膜之间的代谢物交换，共同构成完整的无氧代谢支持体系。
测序技术方法：空间转录组学（10x Genomics Visium）；单细胞核RNA测序（10x Genomics ）；已发表单细胞数据整合
疾病与治疗方向：从分子机制到精准干预
17、超分子嵌合体实现时空可控蛋白降解
Cell | 中国科学院化学研究所
靶向蛋白降解技术已彻底革新了基础生物学与治疗开发中调控蛋白质功能的策略。然而现有策略常缺乏体内应用所需的时空精确性。作者开发一种超分子靶向嵌合体（SupTACs），该模块化可编程平台可在体内实现组织特异性及时间可控的蛋白质降解。SupTACs自组装形成超分子纳米颗粒，使靶向结合配体与E3连接酶招募因子共定位，从而通过多价超分子邻近效应促进蛋白酶体降解。该策略在包括非人灵长类在内的多种物种中实现了稳健且组织特异性的降解，在急性肺损伤小鼠模型中有效缓解了铁死亡与肺部炎症。通过整合模块化、组织特异性及时间调控特性，SupTACs构建了一个多功能平台，可精确控制蛋白质降解以探究动态信号网络并开发靶向治疗药物。
测序技术方法：蛋白质组学质谱分析（HPLC-MS/MS）
18、口服抗病毒药治愈进展期拉沙热
Nature | 德克萨斯大学
目前尚无获批的拉沙热治疗方法。据估计，该疾病每年在西非地区导致10万至30万例感染及5000例死亡。本研究采用当代且致病性更强的拉沙病毒VII谱系，在非洲绿猴模型中评估了4′-氟尿苷的治疗效果。从感染拉沙病毒6天后（此时猴类已出现病毒血症和临床症状）开始每日给药，5只猴中有4只实现了感染性病毒的快速完全清除，且所有治疗组猴均存活至预设研究终点。转录组学分析显示，治疗显著控制了细胞因子风暴，促进了T细胞等免疫细胞的活化。本研究结果支持进一步开发4′-氟尿苷，既可作为暴发期的暴露后预防用药，也可作为症状患者的治疗剂。
测序技术方法：靶向基因表达分析
19 、哺乳动物衰老表观遗传图谱
Science|洛克菲勒大学
为探究衰老过程中全机体细胞改变与表观基因组动态变化，作者构建了一个覆盖三个年龄段和两性小鼠21种组织的单细胞染色质可及性图谱。研究发现，在536种器官特异性细胞类型和1828种更精细的亚型中，约四分之一呈现显著的年龄相关群体变化。广泛分布的细胞谱系状态与年龄同步动态变化，表明存在协调这些改变的系统性信号。分子分析揭示了驱动这些变化的内在调控因子（染色质峰、转录因子活性）和外在因素（细胞因子程序）。此外，约40%的衰老相关群体动态具有性别依赖性，数万个峰仅在某一性别中发生改变。这些发现共同构建了一个全面的框架，阐明衰老如何重塑不同组织的染色质景观和细胞组成。
测序技术方法：单细胞ATAC测序（EasySci-ATAC）；单细胞RNA测序整合验证细胞类型和基因表达变化
20、家猫癌症基因组图谱
癌症是家猫发病和死亡的常见原因。由于家猫肿瘤的突变特征尚未明确，作者对13种肿瘤类型的493对猫肿瘤-正常组织样本进行了靶向测序，重点关注约1000个人类癌症基因的猫同源基因。TP53是最常发生突变的基因，而最频繁的拷贝数变异表现为 PTEN 或FAS的缺失或MYC的获得性扩增。通过鉴定31个驱动基因、突变特征、病毒序列及肿瘤易感性种系变异，本研究揭示了家猫癌基因组的特征。作者证实了其与人类癌基因组的关键相似性，确认猫作为比较研究的宝贵模型，并识别出具有潜在治疗价值的突变。
测序技术方法：靶向捕获测序、全外显子组测序
技术突破：方法革命拓展研究边界
21、哺乳动物基因组书写
Cell 综述 |华盛顿大学等
若能实现跨任意长度尺度的哺乳动物基因组设计与工程化改造，将彻底改变生物学与医学领域。这种技术能够系统解析基因调控机制，深入研究复杂单倍型对人类性状及疾病的影响。过去十年间，基因组编辑技术的进步已使单点精准修饰成为常规操作。然而，要实现跨基因组的多点协同调控仍面临挑战。在哺乳动物细胞中构建长序列窗口（>10 kb）或植入大型合成DNA片段仍是一项重大挑战。近期哺乳动物基因组书写技术的进展——即自下而上设计、组装并靶向整合大型定制DNA序列（无需任何天然模板）——为这一难题提供了潜在解决方案。本文综述了关键技术进展，重点阐述新兴应用，并探讨当前瓶颈及突破策略。
22、hifiasm ONT实现近T2T组装
Nature | 耶鲁大学
端粒到端粒（T2T）组装是基因组从头组装的终极目标。现有能够实现近T2T组装的算法均需依赖牛津纳米孔技术公司（ONT）的超长reads，但该技术成本高昂且通量低，且对于未建立细胞系的样本往往无法获得。本文介绍的hifiasm（ONT）算法，能够利用标准ONT simplex reads生成近T2T组装结果，从而无需依赖超长测序。与现有方法相比，hifiasm（ONT）将计算需求降低一个数量级，并在同一数据集上实现了更多染色体的端粒到端粒重建。这一突破性进展显著提升了T2T组装的可行性，使其能够应用于此前因超长读长测序高成本和实验要求而受限的领域。
23、DeepMet：AI发现数十种新代谢物
Nature | 普林斯顿大学
尽管经过数十年研究，哺乳动物代谢组的大部分区域仍未被探索。基于质谱的代谢组学技术常规检测人体组织和生物体液中数千种小分子相关峰，但通常仅能鉴定其中一小部分，新型代谢物的结构解析仍具挑战性。生化语言模型已彻底改变了DNA、RNA和蛋白质序列的解读方式，但对小分子代谢的理解尚未产生同等影响。本文提出一种利用化学语言模型预测未表征代谢物存在的新方法。研究团队开发的DeepMet化学语言模型通过学习已知代谢物结构，可预测此前未被识别的代谢物存在。将DeepMet与质谱代谢组学数据整合可促进代谢物发现。通过DeepMet，作者揭示了数十种结构多样的哺乳动物代谢物，本研究证明了语言模型在推进哺乳动物代谢组图谱构建方面的潜力。
24、TimeVault：活细胞转录组存储设备
Science|哈佛大学
要理解细胞如何随时间推移做出决策，需要将过去的分子状态与未来的表型结果联系起来。研究者推出了TimeVault——一种基因编码系统，可在活体哺乳动物细胞内记录并存储转录组数据以供后续分析。TimeVault利用vault颗粒，作为封装聚腺苷化mRNA的底盘。实验证明，TimeVault存储的转录组在活细胞中可稳定保存超过7天。该系统能以最小的细胞扰动实现全转录组高保真记录，捕捉瞬时应激反应，并揭示肺癌细胞在逃避 EGFR 抑制时出现的耐药性持久状态背后的基因表达变化。通过连接细胞的过去与现在状态，TimeVault为解析细胞应激反应、命运决定及治疗抵抗机制提供了强大工具。
测序技术方法：批量RNA测序；单细胞RNA测序；代谢标记RNA测序（4sU-seq）
综观这24项突破性进展，生命科学研究正经历一场深刻的范式跃迁：从“静态描述”走向“动态解析”，从“单一组学”走向“多模态整合”，从“模式生物”走向“跨物种比较”。在这一进程中，测序技术与组织透明化、光片显微镜、人工智能算法、质谱成像等手段加速融合，共同拓展着探索生命奥秘的边界。过去十年，单细胞测序完成了从“能否检测”到“能否通量”的跨越；而今，它正从“描述性图谱”迈向“机制性发现”。与此同时，空间转录组学实现了从“组织水平”到“细胞原位”的维度跃升，使研究者得以在原生环境中解读细胞的身份与功能。
作为测序领域的深耕者，百迈客始终致力于将前沿测序技术转化为科研工作者手中的利器。从常规测序到多组学联合分析，从样本制备到数据深度挖掘，我们期待与您携手，将每一个科学问题，转化为下一篇高分论文的坚实基石。
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