《Nature Genetics》：PLCG2 downregulation impairs synaptic function and increases Alzheimer’s disease hallmarks in neuronal cultures
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研究人员开发了一种高内涵筛选（high-content screening, HCS）方法，以研究阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）遗传风险因素如何影响大鼠原代神经元培养中的突触机制。在鉴定出的目标基因中，研究人员发现小鼠齿状回神经
研究人员开发了一种高内涵筛选（high-content screening, HCS）方法，以研究阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）遗传风险因素如何影响大鼠原代神经元培养中的突触机制。在鉴定出的目标基因中，研究人员发现小鼠齿状回神经元中Plcg2下调持续破坏树突形态和突触功能。在人类神经元培养（human neuronal cultures, hNCs）中，PLCG2下调也损害突触功能，并增加淀粉样蛋白-β（amyloid-β, Aβ）水平和Tau磷酸化。极其罕见的PLCG2功能缺失（loss-of-function, LoF）变异与AD风险增加10倍相关。PLCG2 LoF携带者表现出低水平的PLCG2/PLCγ2 mRNA/蛋白，而R953* LoF突变损害了hNCs中的突触功能并增加了AD标志物。单核RNA测序（single-nucleus RNA sequencing, snRNA-seq）分析证实，PLCG2下调影响了与突触和神经元功能相关的通路，可能通过神经元中的neurexin发挥作用。总之，PLCγ2下调可能通过损害突触功能以及增加神经元中Aβ水平和Tau磷酸化来增加AD风险。
研究背景：阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）以过度磷酸化Tau蛋白的细胞内聚集和淀粉样蛋白-β（amyloid-β, Aβ）的细胞外斑块沉积为特征。虽然抗Aβ免疫疗法的临床试验在一定程度上支持“淀粉样级联假说”，但该假说已被认为过于简化，难以解释AD病理生理过程的复杂性和异质性。双生子研究估计AD风险中60%–80%可归因于遗传易感因素，因此解析AD遗传组分有助于理解其病理机制。全基因组关联研究已定位76个与AD风险相关的基因座；基于这一遗传图景，突触脆弱性/敏感性被认为是可能的病理触发因素。该研究发表于《Nature Genetics》，旨在系统评估这些基因座内基因对突触机制的影响。
研究人员开发了一套高内涵筛选（high-content screening, HCS）体系，系统检测198个在脑细胞中表达的AD风险基因下调对大鼠海马原代神经元培养突触密度的影响。通过慢病毒shRNA文库转染、突触标记物免疫细胞化学和高内涵图像分析，鉴定出9个显著调节突触密度的候选基因。进一步结合多电极阵列（microelectrode array, MEA）电生理记录、小鼠齿状回（dentate gyrus, DG）在体立体定向注射与脑片膜片钳、人诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell, iPSC）来源神经元培养、全外显子组测序（whole-exome sequencing, WES）队列分析以及单核RNA测序（single-nucleus RNA sequencing, snRNA-seq），研究人员重点阐明了PLCG2下调对突触结构和功能、AD病理标志物以及AD风险的影响。
主要技术方法包括：基于慢病毒shRNA文库的HCS结合突触标记物免疫细胞化学与图像分析；MEA记录；小鼠DG立体定向注射和脑片全细胞膜片钳；人iPSC（ASE-9109与KOLF2.1J）来源神经元-星形胶质细胞混合培养及微流控突触定量；CRISPR/Cas9构建PLCG2 p.R953*点突变；对ADGEN（527例AD、8707例对照）和ADES（8732例AD、8955例对照）两个WES队列进行LoF变异关联分析；以及hNCs的snRNA-seq和细胞间通讯分析。该研究发表于《Nature Genetics》。
研究结果：
（一）HCS鉴定出调节突触密度的AD基因
研究人员构建靶向198个脑
