NETSseq技术揭示共济失调毛细血管扩张症中小脑退行性变的细胞特异性炎症与衰老机制

这篇研究通过创新的核富集转录本测序（NETSseq）技术，首次在共济失调毛细血管扩张症（A-T）患者小脑组织中系统解析了八种神经/胶质细胞的分子特征。研究发现颗粒神经元突触传递紊乱、星形胶质细胞呈现神经毒性（A1）激活、小胶质细胞加速衰老并激活ATR通路，揭示了ATM基因缺失通过细胞特异性机制驱动神经退行性变的病理过程。该技术较单核RNA测序（snRNA-seq）显著提高了低丰度基因检测灵敏度，为神经退行性疾病治疗靶点开发提供了高精度细胞图谱。

　　

引言

共济失调毛细血管扩张症（A-T）是由ATM基因突变引发的多系统紊乱疾病，以进行性小脑退化导致运动失调为特征。尽管ATM在DNA损伤应答（DDR）中的作用已被广泛研究，但其在特定细胞类型中的功能异质性如何导致A-T复杂症状仍不清楚。本研究采用核富集转录本测序（NETSseq）技术，结合荧光激活核分选（FANS），对人类死后小脑组织进行高分辨率分析，填补了这一空白。

NETSseq技术优势

相较于单核RNA测序（snRNA-seq），NETSseq展现出三大突破性优势：

1. 1.

   低丰度基因检出率提升3倍，如颗粒神经元中BCL2等凋亡相关基因；

2. 2.

   交叉污染率降低至snRNA-seq的1/5，彻底解决颗粒神经元环境RNA（ambient RNA）干扰问题；

3. 3.

   成功捕获仅占0.01%的罕见浦肯野神经元，其核内ITPR1/FOXK2双标记策略为国际首创。

小脑细胞图谱重构

通过新型抗体组合（NeuN/RBFOX3+ITPR1/FOXK2），研究团队首次实现：

• •

  颗粒神经元（占比81-93%）与篮状神经元的高纯度分选

• •

  0.1%高尔基神经元和0.01%浦肯野神经元的特异性捕获

• •

  小胶质细胞IRF8标记策略的跨脑区验证

疾病相关细胞比例变化

比较去卷积分析揭示A-T患者小脑存在"三重失衡"现象：

1. 1.

   神经元群体锐减：浦肯野细胞丢失1.85倍（p<0.001），颗粒神经元减少1.35倍

2. 2.

   胶质细胞异常增殖：少突胶质前体细胞（OPC）增加1.35倍，成熟少突胶质细胞（ODC）激增2倍

3. 3.

   神经炎症标志物GFAP⁺星形胶质细胞与IBA1⁺小胶质细胞分别增加1.37倍和1.44倍

颗粒神经元突触危机

代谢流分析（scFEA）显示A-T颗粒神经元存在：

• •

  谷氨酸水平显著降低（p=0.008）

• •

  突触小泡运输通路关键基因（如SLC1A6）下调2.1倍

• •

  线粒体细胞色素C释放通路激活，伴随BCL2抗凋亡功能丧失

星形胶质细胞的"双面人格"

转录组特征揭示星形胶质细胞呈现：

1. 1.

   神经毒性（A1）激活：补体成分C3表达上调3.2倍（p<0.001）

2. 2.

   加速衰老特征：老年对照组PAN标记物（GFAP/CD44）表达量仅为A-T组的60%

3. 3.

   突触支持功能崩溃：谷氨酸受体（GluR）和GABA转运体表达量普遍下降40-65%

小胶质细胞的DNA损伤风暴

ATM在