皮层亚区依赖性蛋白组学解析：数字空间谱技术揭示痴呆变异体的特异性生物标志物

为解决痴呆症病理诊断中蛋白沉积的空间异质性难题，研究团队采用NanoString GeoMxTM DSP技术对阿尔茨海默病（AD）、C9orf72、MAPT等5种痴呆变异体及健康对照的皮层亚区（II-V层、I层及白质）进行75种蛋白的空间多组学分析，发现磷酸化tau蛋白（如S214）、Aβ42及小胶质细胞标志物P2ry12等呈现亚区特异性表达模式，为痴呆亚型诊断提供了新型空间生物标志物框架。

　　

痴呆症是现代社会日益严重的健康威胁，其中额颞叶变性（FTLD）作为65岁以下人群最常见的早发性痴呆类型，其诊断和治疗面临巨大挑战。FTLD的病理特征表现为大脑额叶和颞叶的渐进性退化，但不同亚型（如FTLD-tau、FTLD-TDP）的蛋白沉积模式存在显著空间异质性，导致临床诊断与病理结果常不一致。更复杂的是，FTLD的症状常与阿尔茨海默病（AD）、帕金森病（PD）等重叠，使得准确鉴别诊断成为难题。传统蛋白检测技术（如质谱、Western blot）虽能识别病理蛋白，却无法解析其在脑组织精细解剖结构中的空间分布规律。这种技术局限严重阻碍了对痴呆发病机制的深入理解，也制约了精准诊断标志物的开发。

为突破这一瓶颈，由MacKenzie L. Bolen、Kelly B. Menees等领衔的研究团队联合Emory大学和佛罗里达大学的研究人员，在《npj Dementia》发表了开创性研究。他们运用NanoString GeoMx^TM数字空间蛋白组学（DSP）技术，首次对5种痴呆变异体（AD、C9orf72、MAPT/FTLD-tau、FTLD-TDP、FTLD-GRN）及健康对照的前额叶皮层（Brodmann 9区）进行亚区分辨率（分子层I、内部层II-V、白质）的75种蛋白定量分析，揭示了痴呆相关蛋白的空间编码规律。

研究采用的关键技术包括：1）NanoString GeoMx^TM DSP平台，通过紫外光切割技术实现原位蛋白定量；2）针对皮层三个亚区（每例12个ROI）的空间采样策略；3）线性混合模型统计分析差异蛋白表达。样本来源于Emory大学脑库的36例尸检组织（6例/组），严格匹配年龄、性别和种族因素。

研究结果
皮层亚层揭示疾病相关的共享与独特蛋白表达
在AD患者中，Aβ₄₂和磷酸化tau（如S214、S396）仅在皮层I层和II-V层显著升高，而白质中磷酸化tau普遍降低。MAPT（FTLD-tau）组在II-V层表现出最广泛的蛋白失调，包括TDP-43、神经丝轻链（NEFL）等显著下调。值得注意的是，所有痴呆亚型在II-V层均显示小胶质细胞标志物P2ry12的显著抑制，提示该区域存在共性免疫失调。

皮层白质空间谱分析显示多种痴呆变异体的蛋白普遍下调
白质区域呈现跨疾病的协同蛋白缺失模式：Park5（泛素羧基末端水解酶）、ApoA1（载脂蛋白A1）等在C9orf72、MAPT、GRN组中共同下调；MAPT组白质的蛋白失调程度最严重，伴随髓鞘标志物CNPase和凋亡相关蛋白p53的显著减少。

胶质激活标志物P2ry12在内部皮层层中五种痴呆变异体均下调
P2ry12作为小胶质细胞稳态的关键受体，其表达在II-V层被所有痴呆亚型一致抑制，且与TDP-43、磷酸化tau S214等病理蛋白形成组合特征。这种空间共定位模式为区分FTLD亚型提供了新思路。

病理蛋白沉积具有特定脑区偏好性
仅4%的差异蛋白（如磷酸化tau S214）在皮层I层特异性表达，而II-V层和白质共享更多蛋白变化。MAPT组表现出最显著的跨层蛋白网络紊乱，涉及免疫（IBA1⁺小胶质细胞减少）、线粒体（Sirt2下调）和突触（NMDAR1缺失）等多系统异常。

淀粉样蛋白和多巴胺能生物标志物跨越皮层亚区特异性
Aβ₄₂和NMDAR1（谷氨酸受体）的异常表达不受皮层分层限制，而酪氨酸羟化酶（多巴胺合成酶）仅在II-V层显著降低，说明部分病理过程具有全局性，另一些则严格局限特定解剖结构。

这项研究通过空间蛋白组学绘制了痴呆变异体的分子解剖图谱，首次揭示：1）磷酸化tau和TDP-43的病理效应具有亚毫米级空间特异性；2）MAPT亚型伴随最显著的免疫-髓鞘共失调；3）P2ry12可作为跨痴呆亚型的共性免疫标志物。这些发现不仅为FTLD的病理诊断提供了空间维度的新标准，更提示未来治疗需针对不同脑区设计差异化策略。该研究的创新性在于将传统神经病理学提升至空间组学时代，为理解神经退行性疾病的复杂异质性设立了新范式。

研究局限性包括样本量较小（n=6/组）和尚未整合单细胞分辨率数据。未来结合10X Genomics等空间转录组技术，有望进一步揭示细胞互作网络在痴呆发病中的空间动力学特征。这项成果为开发基于人工智能的数字化神经病理诊断工具奠定了重要基础，也将推动靶向特定脑层的精准治疗策略诞生。