大规模RNA-Seq挖掘揭示抗真菌药物环吡酮胺诱导TDP-43隐性外显子剪接异常

本研究通过开发SnapMine平台系统分析公共RNA-Seq数据，首次发现FDA批准的抗真菌药环吡酮胺(CPX)能通过重金属毒性和氧化应激途径触发TDP-43蛋白功能丧失，导致全转录组隐性外显子异常剪接。该研究不仅为神经退行性疾病提供了新型生物标志物筛选工具，还揭示了环境因素诱发TDP-43病理的新机制，对ALS/FTD等疾病的早期干预具有重要启示。

　　

在神经退行性疾病研究领域，TDP-43蛋白的核内清除和胞质聚集是肌萎缩侧索硬化症(ALS)和额颞叶痴呆(FTD)等疾病的标志性病理特征。尽管已知TDP-43功能丧失会导致全转录组隐性外显子(cryptic exons)异常剪接，但引发TDP-43失调的上游机制始终是未解之谜。约翰霍普金斯大学医学院(Johns Hopkins University School of Medicine)的研究团队通过创新性开发网络资源SnapMine，在数十万个公共RNA测序数据集中发现了一个令人意外的关联——临床常用的抗真菌药物环吡酮胺(CPX)竟能触发类似神经退行病变的TDP-43剪接调控异常，相关成果发表在《Nature Communications》上。

研究人员运用SnapMine平台对TCGA、GTEx和SRA等数据库的316,000个人类RNA-Seq样本进行系统性分析，结合小鼠和人类原代细胞实验验证。关键技术包括：1）开发基于Snaptron数据库的网络工具SnapMine，实现跨物种剪接事件快速查询；2）建立TDP-43相关隐性外显子在正常组织的基线表达谱；3）通过RT-PCR和免疫印迹验证CPX对TDP-43蛋白水平的影响；4）利用BaseScope原位杂交技术检测脑组织隐性外显子；5）RNA-Seq分析氧化应激相关通路激活情况。

SnapMine平台揭示隐性外显子组织特异性
通过分析GTEx数据库中19,803个样本，发现UNC13B等基因的隐性外显子在正常组织中存在基础水平剪接（PSI>5%），而HDGFL2隐性外显子具有高度特异性，仅在0.19%的TDP-43缺失样本中出现。神经母细胞瘤细胞系中检测到STMN2隐性外显子自发剪接，提示其作为生物标志物的局限性。

抗真菌药物的意外发现
深度挖掘SRA数据库时，研究人员在CPX处理的CD4⁺ Th1细胞中发现Adnp2、Synj2bp等小鼠特异性隐性外显子异常剪接。实验验证显示，20μM CPX处理4小时即可导致小鼠脾细胞和脑组织中TDP-43蛋白降解，伴随Ift81等隐性外显子剪接增加。人类i3神经元和PBMCs中也重现类似现象，证实该机制的跨物种保守性。

氧化应激的关键作用
机制研究发现，抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸(N-Ac)可部分逆转CPX诱导的隐性外显子剪接，而蛋白酶体抑制剂MG-132会加剧TDP-43功能丧失。RNA-Seq显示CPX敏感细胞（i3N和PBMCs）中金属硫蛋白(metallothioneins)显著上调，暗示重金属毒性可能通过Fenton反应引发氧化应激，进而破坏TDP-43的剪接调控功能。

这项研究开创性地将公共数据库挖掘与实验验证相结合，不仅提供了TDP-43调控网络的新见解，还揭示了环境因素通过氧化应激途径诱发神经退行性变的潜在风险。发现FDA已批准药物CPX的神经毒性机制，为ALS/FTD等疾病的生物标志物开发和预防策略提供了重要依据。特别值得注意的是，研究建立的SnapMine平台（https://snapmine.idies.jhu.edu/）为科学界提供了探索RNA剪接事件的全新工具，展现出公共数据资源在揭示复杂生物学机制中的巨大潜力。