神经发育障碍的分子图谱解码:基于115项转录组研究的整合分析揭示炎症、线粒体及突触通路异常

【字体: 时间:2025年06月13日 来源:Communications Biology 5.2

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  本研究通过整合115项独立研究中的151个人类RNA测序数据集,系统解析了神经发育障碍(NDDs)的共同及特异性分子特征。研究人员揭示了印记基因异常表达模式,发现炎症反应、线粒体ATP合成、突触信号等通路普遍失调,并鉴定出Rett综合征(RTT)中ITGB4上调等疾病特异性标志物。该成果为NDDs的精准诊疗提供了重要靶点,相关数据已构建成公开图谱平台。

  

神经发育障碍研究的突破性进展
神经发育障碍(NDDs)影响着全球4.7%的儿童,包括Rett综合征(RTT)、脆性X综合征(FXS)等单基因疾病和自闭症谱系障碍(ASD)等多因素疾病。尽管临床表现各异,这些疾病常共享癫痫、智力障碍等神经表型,提示存在共同分子机制。然而,现有研究受限于样本量小、异质性高,难以系统揭示其病理机制。

来自荷兰马斯特里赫特大学等机构的研究团队在《Communications Biology》发表重要成果,通过整合115项研究中的151个RNA测序数据集,构建了首个NDDs转录组图谱。研究采用差异表达分析、基因集富集分析(GSEA)和元分析等技术,样本涵盖患者组织、细胞模型等多元队列。

主要发现

  1. NDDs的共同分子特征
    分析发现炎症反应、RNA翻译、线粒体ATP合成和突触信号通路普遍失调。印记基因如PEG10在27%数据集中异常表达,其差异表达概率显著高于非印记基因(置换检验P<0.001)。线粒体编码基因表达紊乱提示能量代谢障碍可能是NDDs的共同病理基础。

  2. 疾病特异性标志物
    元分析鉴定出杜氏肌营养不良症(DMD)中PFN2、唐氏综合征(DS)中ZNF22、FXS中SRBD1、RTT中ITGB4的特异性表达改变。其中ITGB4在RTT患者星形胶质细胞中上调,可能通过外泌体分泌影响少突胶质细胞增殖。

  3. 表型相关机制
    癫痫相关NDDs特异性影响小脑Purkinje细胞层形成通路,LIM同源盒基因LHX1/5表达异常尤为突出。单细胞数据显示LHX1在成人小脑抑制性神经元中高表达,其功能缺失可能导致抑制性信号减弱,从而诱发癫痫发作。

研究意义
该研究首次系统揭示了NDDs的跨疾病分子图谱,提出神经发育障碍与衰老相关通路(如线粒体功能障碍、慢性炎症)存在分子相似性。发现的ITGB4、LHX1/5等靶点为精准治疗提供方向,公开的交互式图谱平台(https://SyNUM.shinyapps.io/NDD-transcriptomic-atlas/)将加速后续研究。特别值得注意的是,印记基因的广泛失调为表观遗传调控在NDDs中的作用提供了新视角,而LHX1/5与癫痫的关联为症状管理开辟了新思路。这些发现不仅深化了对NDDs病理机制的理解,也为跨疾病治疗策略开发奠定了分子基础。

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