随着人工辐射源在工业、农业、医学和军事领域的广泛应用,辐射源使用或保管不当引发的电离辐射泄露风险日渐加大。机体在短时间内受到大剂量的射线放射可导致急性放射病,分为骨髓性、肠型和脑型急性放射病。较高剂量的临床辐射治疗可引发不同程度的放射性脑损伤,进而造成认知能力下降等问题,严重影响人体健康和生活质量。目前,放射性脑损伤的机制尚不清楚,缺乏有效的诊断和防治措施,深入探究放射性脑损伤的发病机制,寻找有效的放射性脑损伤敏感靶标和防治措施具有重要的临床意义。单细胞转录组测序技术是在单细胞水平对转录组测序进行分析的技术,可以全面解析组织样本的细胞异质性,空间转录组测序技术是能够定位和区分特定组织区域内功能基因的活跃表达、鉴定复杂组织样本中的特定细胞的空间位置及基因表达特征的测序技术。本研究利用单细胞测序结合空间转录组技术,构建了脑放射损伤后单细胞时空动态图谱,筛选敏感的细胞群体,结合脑放射损伤后典型的损伤表型,深入探讨放射性脑损伤的细胞和分子机制,为放射性脑损伤的机制和防护研究提供重要依据和参考。本研究利用60Co辐射源建立了小鼠全脑电离辐射损伤模型,损伤指标评估包括:个体状态、体重、脑重量、血常规、组织病理学检测、小胶质细胞定量分析、炎性因子表达和行为学检测等,于放射后6小时、1天、1周、1个月、3个月和6个月进行损伤表型评估和测序样品采集,利用生物信息学分析方法,筛选放射性脑损伤的敏感细胞群体、特征细胞亚群以及分子通路。结果显示:全脑接受30Gyγ射线辐射后,小鼠的体重显著下降;放射后1周放射组小鼠的海马神经发生显著减少;放射损伤后6小时海马区小胶质细胞活化;脑组织海马、皮层和丘脑1天和1周的IL-6和TNF-α的炎性细胞因子表达水平升高和趋化因子（ICAM-1）表达水平升高;放射后3个月和6个月放射组小鼠的学习记忆能力和空间记忆能力显著降低。对测序结果进行细胞聚类和亚群鉴定分析显示,共得到了81,213个细胞,其中包括15类54个细胞亚群;放射后6小时,小胶质细胞和星形胶质细胞的数量相较对照组显著增多;小胶质细胞在放射后炎症反应通路显著激活;放射损伤后脑中免疫相关细胞较对照组增加最为显著。空间转录组测序分析结果显示:测序共获得了40,287个位点的表达谱数据;获得了9个解剖学已知的脑区;获得了56个基因模块;分析模块中所有基因在不同时间点的组间差异表达发现,Nanojowhite2与Bisque4两个模块在放射后的差异最为显著;Nanojowhite2模块在放射后6小时和1天在全脑都显著激活;Bisque4模块主要在放射后6小时激活;多个细胞群体参与了Bisque4模块的共表达网络,主要包括星形胶质细胞、室管膜细胞以及嗅鞘细胞。结论:60Coγ全脑放射后可引起小鼠放射性脑损伤,表现为放射组和对照组相比小鼠体重下降、空间记忆能力和学习记忆能力下降、脑组织病理结构改变、炎症因子和趋化因子水平上升,海马区神经发生减少。基于单细胞及空间转录组测序技术,构建了小鼠放射性脑损伤的全景动态细胞空间图谱,发现小胶质细胞参与了放射性脑损伤,在放射后小胶质细胞数目明显增多,小胶质细胞相关的炎症信号通路显著激活。