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总结:阿尔茨海默症研究的“进阶之路”

brainnews 2022-04-16

The following article is from 吉凯基因 Author Dr.WL

阿尔茨海默症(Alzheimer‘s Disease,AD)不像肿瘤之类的疾病,好像没有什么思路可寻,研究实施起来比较困难。小编检索了大量的AD研究的paper,总结归纳出一些研究思路,供大家参考。


其实,AD研究可以用ABCD的思路来进行,不信我们就一起来看一看。

基础篇

IF=3.467


要素分析

A基因—α-Amylase

B基因或信号通路—无

C疾病—Alzheimer’s Disease

D功能—酶活性、乳酸分泌、糖原负荷



首先是阐明A-C的关系临床相关性AD患者中,α-Amylase的活性以及糖原负荷都比正常人显著上调,并且AMY2A+神经胶质细胞(G中用箭头指示的红色)通常在Aβ斑块(G中的绿色)附近。



其次阐明A-D的关系,即功能相关性。用Aβ42刺激星形胶质细胞,检测到α-Amylase的活性以及糖原负荷上调;α-Amylase定位在细胞质,细胞核和溶酶体,用Aβ42刺激星形胶质细胞后,共定位有增加。


继续阐明A-D的关系,即功能相关性。Aβ42刺激星形胶质细胞,α-Amylase的mRNA表达量没有变化,但是活性上调。


结 论

在一个Aβ斑块中,星形胶质细胞对的Aβ42反应是通过增加α-Amylase的产量来释放能量或者调解功能,α-Amylase可能是AD相关神经炎症的重要参与者。


总 结

临床相关性(A-C),功能相关性(A-D)。四要素中这篇paper只有ACD三个要素,缺少B机制研究。

进阶篇

IF=5.414


要素分析

A基因— GPNMB

B基因或信号通路—小胶质细胞活化相关通路基因

C疾病—Alzheimer’s Disease

D功能—疾病相关小胶质细胞活化



首先是阐明A-C的关系,即临床相关性。AD病人的脑组织和脑脊液(CSF)中GPNMB蛋白水平升高,血清中没有变化。


其次阐明A-D的关系,即功能相关性(细胞)。Aβ处理小胶质细胞,上调GPNMB的表达水平,LPS处理对GPNMB的表达没有影响,但是LPS处理会引起小胶质细胞活化,而代表疾病相关小胶质细胞标记的CLEC7A和APOE仅在用含有Aβ肽的条件培养基处理后才显示出表达的显著增加。



继续阐明A-D的关系,即功能相关性(动物)。用5xFAD小鼠AD模型,通过对5xFAD小鼠脑组织免疫组化染色,ELISA检测TBS和SDS处理脑组织以后GPNMB的水平,以及 5xFAD小鼠的脊髓组织中GPNM定位,结果显示GPNMB在5xFAD小鼠的各类样本中都高表达,并与IBA1阳性小胶质细胞共定位。



最后阐明A-B的关系,即机制研究。GPNMB上调导致CST7,TREM2,APOE,CLEC7a或CCL2等基因上调,使小胶质细胞从稳态转变为疾病相关的表型。


结 论

GPNMB代表一种新的疾病相关标志物,在AD的神经炎症反应中发挥作用。


总 结

临床相关性(A-C),功能相关性(A-D),机制研究(A-B)。ABCD四要素齐全,但是只简单做了分子相关性机制研究。

高级篇

IF=9.504


要素分析

A基因—RIPK1

B基因或信号通路—溶酶体相关基因Cst7

C疾病—Alzheimer’s Disease

D功能—淀粉样蛋白负荷,炎性细胞因子水平和记忆力


首先是阐明A-C的关系,即临床相关性。免疫组化、WB、Q-PCR、免疫荧光等手段证明PIPK1在AD病人中是上调的。


其次阐明A-D的关系,即功能相关性(一种动物模型)。在AD模型APP/PS1小鼠中,用Necrostatin-1 抑制PIPK1,能够减轻APP / PS1小鼠的生化病理学和行为缺陷。



继续阐明A-D的关系,即功能相关性(另一种动物模型)。用AD模型APP/PS1小鼠构建了APP/PS1D138N基因编辑鼠,使PIPK1失活,能够减少APP / PS1小鼠中的淀粉样蛋白负荷以及小胶质细胞的炎症反应,从而缓解APP / PS1小鼠的生化病理学和行为缺陷。



最后阐明A-B的关系,即机制研究。通过RNA-seq,找到了PIPK1下游的作用靶点Cst7(一种编码溶酶体组织蛋白酶抑制剂的基因),在AD动物模型中,PIPK1通过调控Cst7表达,从而介导溶酶体转录的破坏。



进一步阐明A-B的关系,即机制研究。在AD小鼠模型和AD病人样本验证下游靶基因Cst7的临床相关性,PIPK1可能通过调控Cst7的表达来影响小胶质细胞系中的溶酶体功能。Cst7的表达导致p62和LC3II的积累,增加的Cst7表达可以减弱小胶质细胞系中的溶酶体功能,而溶酶体功能的减弱主要发生在AD相关的小胶质细胞中。


结 论

RIPK1的激活可能诱导了疾病相关小胶质细胞表型,包括炎症反应和吞噬活性的减少,RIPK1可能是治疗AD的重要潜在靶点。


总 结

临床相关性(A-C),功能相关性(A-D),机制研究(A-B)。ABCD四要素齐全,而且机制研究通过RNA-seq转录组学找到了下游的作用靶点,算是基本圆满了。


通过上面的文献分析,大家是不是也看出了一点什么门道,原来AD研究也同样是可以用ABCD四要素这个思路来做的。不过最最主要的是——我们得有一个让我们研究的A啊。


有了A之后,绝大部分研究都是要研究A的功能。即下调基因表达【RNA干扰和CRISPR / Cas9 基因敲除】和上调基因表达【CRISPR-SAM】。


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