非神经元细胞基因表达与剪接异常在aFTLD-U中的关键作用:转录组学揭示胶质细胞功能障碍新机制

【字体: 时间:2025年08月12日 来源:Acta Neuropathologica 9.3

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  本研究针对罕见神经退行性疾病非典型额颞叶变性伴泛素阳性包涵体(aFTLD-U),通过转录组学分析揭示胶质细胞在疾病中的核心作用。研究人员对21例患者和20例对照的额叶皮层进行RNA测序,发现星形胶质细胞和少突胶质细胞中线粒体通路、Sonic hedgehog(Shh)信号通路及髓鞘相关基因(如MBP)的显著异常,首次提出胶质细胞功能障碍可能是aFTLD-U的关键致病机制。该成果为FTLD-FET谱系疾病提供了新的治疗靶点,发表于《Acta Neuropathologica》。

  

在神经退行性疾病研究领域,额颞叶变性(FTLD)因其复杂的临床和病理异质性一直是科学界关注的焦点。其中,非典型额颞叶变性伴泛素阳性包涵体(aFTLD-U)作为FTLD-FET亚型中最常见的类型,以早期行为变异型额颞痴呆(bvFTD)为主要表现,但其分子机制长期不明。更棘手的是,这类疾病患者脑内聚集的FET蛋白家族成员(包括FUS、TAF15等)虽已知参与RNA代谢,但它们在疾病发生中的具体作用仍如"黑箱"。比利时安特卫普大学(University of Antwerp)和VIB分子神经学中心的研究团队通过前沿的转录组学技术,首次系统揭示了aFTLD-U中非神经元细胞的分子异常,为破解这一难题提供了全新视角。

研究人员采用批量RNA测序结合细胞类型反卷积分析等关键技术,对21例aFTLD-U患者和20例对照的额叶皮层样本进行检测。通过CIBERSORTx算法估算细胞比例差异,DESeq2进行差异表达分析,LeafCutter鉴定差异剪接事件,并利用qPCR和免疫组化对关键发现进行验证。样本来自多个国际脑库,包括Mayo Clinic脑库和Erasmus医学中心等。

细胞组成改变揭示神经元丢失与胶质增生

研究发现aFTLD-U患者存在显著细胞比例改变:兴奋性神经元减少至对照组的1/8(0.03±0.06 vs 0.24±0.03),而星形胶质细胞比例增加2.4倍(0.41±0.18 vs 0.17±0.12)。这种"神经元退行-胶质增生"的模式提示疾病进程中存在活跃的神经炎症反应。

校正细胞比例后的差异表达分析

在控制细胞组成差异后,271个基因显示显著差异表达。最显著上调基因包括轴突导向分子SEMA3D(log2FC=2.55)和突触蛋白SYTL4(log2FC=2.29)。通路分析揭示三大异常:线粒体电子传递链相关基因(如COX8A、NDUFA6)普遍下调;转录调控通路激活;特别是Shh信号通路关键转录因子GLI1表达显著增加(log2FC=1.90)。qPCR验证显示GLI1在独立队列中仍保持2.7倍高表达(p=0.0003)。

少突胶质细胞特异性剪接异常

差异剪接分析发现624个显著事件,涉及227个基因。最突出的变化发生在少突胶质细胞富集基因中:CLDND1外显子2跳跃(△PSI=0.30)和MBP外显子7跳跃(△PSI=0.20)。免疫组化证实aFTLD-U患者白质MBP染色面积减少12%(76.24% vs 88.07%,p=0.02),LFB染色显示髓鞘明显减少。

这项研究首次系统描绘了aFTLD-U的转录组图谱,突破性地发现胶质细胞(特别是少突胶质细胞)而非神经元才是分子异常的主要载体。线粒体功能障碍、Shh信号激活和髓鞘形成异常构成疾病三大特征。特别值得注意的是,GLI1-TNPO1-FET蛋白的调控网络可能形成恶性循环:TNPO1功能缺陷导致GLI1核转位受阻,进而通过正反馈进一步升高GLI1表达,最终引发FET蛋白异常聚集。这一发现不仅解释了aFTLD-U的散发性特征,还为开发靶向胶质细胞的治疗策略提供了理论依据。研究采用的"批量测序+计算反卷积"方案,也为其他神经退行性疾病研究提供了方法学借鉴。

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