帕金森病外周血单核细胞全转录组分析揭示免疫失调新机制

本文推荐研究人员针对帕金森病(PD)早期诊断生物标志物匮乏的难题，开展了对初发未用药PD患者外周血单核细胞(PBMCs)的全转录组分析研究。研究发现22个差异表达基因(DEGs)和多个免疫相关通路(如IL-6/JAK/STAT3信号通路)的显著改变，并通过独立数据集验证了结果的可靠性。这项研究为PD的早期诊断提供了潜在的血液生物标志物，揭示了免疫失调在PD发病机制中的重要作用。

帕金森病(Parkinson's disease, PD)作为第二大神经退行性疾病，全球患者人数已超过1180万，造成了沉重的疾病负担。然而，PD的临床诊断主要依赖运动症状，在疾病早期极易误诊，而确诊的金标准仍需尸检脑组织分析。近年来，寻找能够早期准确诊断PD的生物标志物成为研究热点，其中血液生物标志物因其微创、便捷的特点备受关注。

在这项发表于《Neurotherapeutics》的研究中，Francisco Navarrete等研究人员对23例初发未用药的PD患者和16例健康对照的外周血单核细胞(peripheral blood mononuclear cells, PBMCs)进行了全转录组分析。研究采用Affymetrix Clariom S Array芯片技术，通过CIBERSORTx进行细胞类型反卷积分析，使用limma包进行差异表达分析，并采用基因集富集分析(Gene Set Enrichment Analysis, GSEA)方法探索功能通路。

研究结果首先通过细胞类型反卷积分析发现，PD患者PBMCs中CD4⁺初始T细胞和浆细胞显著减少，而中性粒细胞增加，提示PD存在特定的免疫细胞组成改变。

差异表达分析鉴定出22个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)，其中18个基因上调，4个基因下调。这些基因中包括多个免疫相关基因，如CHI3L1、FAM198B、ID3、MXD1和PROK2等。值得注意的是，水通道蛋白AQP3和AQP9也显示出显著表达变化。

基因集富集分析结果显示，PD患者中多个信号通路显著富集，包括PI3K/AKT/mTOR信号通路、IL-6/JAK/STAT3信号通路、补体通路和炎症反应通路等，这些通路都与免疫调节和炎症过程密切相关。

为验证研究结果的可靠性，研究人员将本研究的发现与两个独立的PD全血转录组数据集进行了比较。与Craig等人(2021)的RNA测序数据比较显示，尽管平台和样本类型不同，但基因表达变化呈现出中度但高度显著的相关性(Pearson's r = 0.323)。与Calligaris等人(2015)的微阵列数据比较也显示类似的相关性，特别是在AQP3基因的表达变化上表现出高度一致性。

研究讨论部分指出，PBMCs作为免疫系统的关键组成部分，其转录组变化能够反映PD相关的免疫失调状态。研究发现的上调基因如DEFA1、DEFA3和LTF等编码的蛋白质参与先天免疫和铁稳态，而水通道蛋白AQP3和AQP9的异常表达可能与PD中观察到的水分平衡失调有关。特别值得关注的是PROK2基因的上调，该基因编码的蛋白在神经炎症和多巴胺能神经元损伤中起重要作用。

研究还讨论了MXD1基因作为PD诊断生物标志物的潜力，该基因编码的转录抑制因子参与免疫调节过程。多个免疫相关通路的富集进一步支持了免疫系统在PD发病机制中的核心作用。

尽管研究存在样本年龄不匹配和PBMCs冻存可能影响基因表达等局限性，但通过独立数据集的验证增强了研究结果的可靠性。研究人员认为，这些发现为开发基于血液的PD诊断方法提供了重要依据，同时为理解PD的免疫机制提供了新的视角。

该研究的重要意义在于首次系统分析了初发未用药PD患者PBMCs的转录组特征，发现了可靠的免疫相关基因表达特征，并通过跨平台、跨队列的验证证明了这些特征的稳定性。这些发现不仅有助于PD的早期诊断，还可能为开发新的治疗策略提供靶点，最终改善PD患者的临床预后。

研究数据已公开在Gene Expression Omnibus(GEO)数据库(登录号GSE290333)，分析代码也在GitHub平台共享，为后续研究提供了宝贵资源。这项研究为推动PD的精准医疗和个体化治疗奠定了基础，展示了外周血转录组学在神经退行性疾病研究中的巨大潜力。