基于靶向测序技术探索阿尔茨海默病血液DNA甲基化生物标志物的创新研究

本研究针对阿尔茨海默病(AD)早期诊断缺乏微创标志物的难题，通过APOE基因分型和靶向亚硫酸氢盐测序技术，分析了96例日本人群血液DNA甲基化(DNAm)特征。虽未发现全基因组显著差异位点，但揭示了CADM1、TUBA1B等基因CpG位点与AD通路的潜在关联，为多组学整合研究提供了新方向。

　　

随着全球老龄化加剧，阿尔茨海默病(AD)已成为重大公共卫生挑战。这种神经退行性疾病不仅导致记忆丧失和认知功能障碍，更给患者家庭带来沉重负担。尽管针对β淀粉样蛋白的疗法不断研发，但早期诊断仍依赖昂贵的PET成像或创伤性腰椎穿刺。血液检测因其便捷性被视为理想解决方案，但现有DNA甲基化(DNAm)生物标志物多基于仅覆盖3.5%基因组CpG位点的微阵列技术，可能遗漏关键信息。

日本岩手医科大学（Iwate Medical University）的研究团队Hideki Ohmomo等开展了一项创新研究，通过靶向测序技术探索血液DNAm在AD诊断中的潜力。研究人员从日本生物银行(BBJ)和东北医疗超大型生物银行(TMM)获取48例AD患者和48例匹配对照的血液样本，采用APOE ε4基因分型和高变CpG位点靶向测序技术（覆盖150万CpG位点），结合表观全基因组关联分析(EWAS)和基因型分层分析。

关键技术包括：1) APOE基因分型检测高风险人群；2) 针对个体间DNAm高变区域设计SureSelect XT捕获探针；3) HiSeq2500平台进行靶向亚硫酸氢盐测序；4) 基于logistic回归的EWAS分析校正细胞组成影响。

研究结果：

1. 参与者特征

   AD组APOE ε4高风险基因型频率显著高于对照组(47.9% vs 12.5%)，同时发现TF、NOS等5个SNP存在组间差异。临床评估显示患者平均确诊3.15年，CDR评分以1-2分为主。

2. DNAm分析

   约124万CpG位点达到≥6×测序深度。病例-对照EWAS未发现全基因组显著位点(λ=1.087)，但CADM1、TUBA1B等基因的CpG位点进入前30名。APOE分层分析中，Chr6:106315395等3个位点在两种分析中重复出现。

3. 关键基因发现

   EXOC2基因与囊泡运输相关，其DNAm变化可能影响神经元突触功能；TUBA1B编码微管蛋白，异常甲基化可能破坏细胞骨架稳定性；CADM1作为突触黏附分子，其表观调控异常可能参与AD病理进程。

讨论与结论指出，虽然血液DNAm未能显著区分AD患者，但该研究具有重要方法论价值：1) 首次应用CDMV探针系统筛查AD相关DNAm变异，覆盖传统微阵列7倍以上的CpG位点；2) 发现CADM1等基因可能通过突触功能、微管稳定性等通路参与AD；3) 阴性结果提示外周血DNAm可能难以反映中枢神经系统特异性变化。

研究局限性包括样本量较小(统计功效13.8%)和横断面设计，但为后续研究指明方向：1) 需要整合多组学数据和纵向监测；2) 针对特定AD亚型或极早期阶段优化检测策略；3) 探索DNAm与转录组、蛋白质组的协同变化模式。该成果发表于《BMC Research Notes》，为开发微创AD诊断工具提供了重要理论基础。