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拷贝数变异与神经精神疾病:从分子机制到精准医疗的突破
拷贝数变异:缺失与重复综合征引言罕见遗传变异为理解常见疾病机制提供了独特窗口。以家族性高胆固醇血症和CCR5Δ32缺失为例,这些"自然实验"不仅揭示基础生物学机制,更催生了他汀类药物和HIV治疗新策略。类似地,神经精神疾病相关拷贝数变异(CNV)——DNA片段的缺失或重复——为解析自闭症、智力障碍和精神分裂症的复杂通路提供了切入点。CNV研究简史从1959年发现唐氏综合征(21三体)开始,技术进步推动CNV检测精度不断提升:•细胞遗传学时代:仅能识别>5 Mb的变异•微阵列技术:分辨率达kb级,2004年两项里程碑研究证实CNV在正常人群普遍存在•现代测序:长读长测序可精确定位断点临床表
来源:Annual Review of Genomics and Human Genetics
时间:2025-09-09
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单细胞尺度下的衰老基因组学:揭示哺乳动物器官细胞群体动态变化与干预策略
单细胞尺度下的衰老基因组学研究进展2.1 中枢神经系统衰老大脑作为最复杂的器官,衰老导致海马体体积减小,神经发生显著降低。单细胞研究揭示,衰老小鼠脑中活性神经干细胞(+Mki67+)、神经元前体细胞和神经母细胞数量减少超过2倍,其中齿状回神经母细胞在6月龄前就开始衰退。值得注意的是,+Smoc1+神经元在衰老大脑中特异性出现,该标记物在阿尔茨海默病患者大脑中高度表达,暗示其与神经退行性变的潜在关联。少突胶质细胞对衰老尤为敏感,衰老导致少突胶质前体细胞(+Bmp4+ Enpp6+)分化能力下降,同时成熟少突胶质细胞转化为干扰素响应型(+STAT1+ B2M+)和反应型(+Serpina3n+ C
来源:Annual Review of Genomics and Human Genetics
时间:2025-09-09
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功能神经基因组学解析跨模型疾病机制:从遗传变异到治疗策略
功能神经基因组学解析跨模型疾病机制人类遗传学在神经系统疾病中的发现全基因组关联研究(GWAS)和全外显子测序已鉴定出大量与神经发育障碍(NDDs)相关的遗传变异,包括自闭症谱系障碍(ASD)中的罕见新生突变(如CHD8、SCN2A)和精神分裂症(SCZ)的常见变异(如DRD2、CACNA1C)。跨疾病分析显示,ASD与智力障碍、SCZ与双相障碍(BD)存在共享遗传架构,例如22q11.2缺失综合征同时增加SCZ和ASD风险。拷贝数变异(CNVs)和调控元件变异通过破坏基因剂量或转录网络参与疾病,如1q21.1区域的缺失影响神经递质通路。人脑组织分析揭示病理机制单细胞RNA测序(scRNA-se
来源:Annual Review of Genomics and Human Genetics
时间:2025-09-09
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从微小外显子到重大发现:探索微外显子领域的前沿进展与治疗潜力
从微小外显子到重大发现:微外显子研究领域的扩展1. 引言微外显子作为长度仅3-51个核苷酸的短外显子,自1980年代被发现后长期被忽视,直到高通量RNA测序技术的发展揭示了其在神经系统中的广泛存在。这类外显子具有高度进化保守性、读码框保持性(多为3的倍数)以及定位于蛋白质无序区域的特征,能通过选择性剪接精细调控蛋白质相互作用网络。研究表明,微外显子程序在神经元、胰腺β细胞和肌肉等组织中特异性富集,其异常剪接与自闭症、精神分裂症、糖尿病和癌症等多种疾病密切相关。2. 分子水平的定量与定性效应微外显子通过两种机制影响蛋白质功能:•定性改变:如PTPRD的MeB微外显子(12 nt)决定其与突触后配
来源:Annual Review of Genomics and Human Genetics
时间:2025-09-09
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APOE4基因通过小胶质细胞-神经元信号传导增强神经炎症与脂质代谢的关联性研究
研究背景与意义小胶质细胞作为中枢神经系统的免疫哨兵,通过突触修剪和强度调节参与神经环路可塑性。当稳态功能被破坏时,其驱动的神经炎症与阿尔茨海默病(AD)等神经退行性疾病密切相关。APOE4作为AD最强遗传风险因子,同时影响小胶质细胞激活状态和神经元兴奋性,但二者间的跨细胞通讯机制尚未明确。本研究通过人iPSC衍生的小胶质细胞和神经元单培养体系,首次解析了APOE基因型在炎症背景下对神经元活动的调控机制。模型构建与验证89%),且APOE4 iMGLs在基础状态下即表现出更高的脂滴(LDs)积累。外泌体介导的神经调控通过超速离心分离LPS刺激的iMGLs外泌体,电镜确认其典型杯状形态(直径30-
来源:Proceedings of the National Academy of Sciences
时间:2025-09-09
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前边缘皮层(PL)特异性神经元集群编码行为执行与抑制的神经机制
生命体如何根据环境变化灵活启动或抑制行为?这项研究揭开了前边缘皮层(prelimbic cortex, PL)的奥秘。当大鼠通过按压杠杆获取食物奖励(操作性训练)时,PL中会形成稳定的"训练集群"(Training ensemble)来编码行为执行;而当奖励被撤销(消退学习),大脑并非简单关闭原有集群,而是招募全新的"消退集群"(Extinction ensemble)专门负责抑制杠杆按压行为。研究团队采用单细胞钙成像技术纵向追踪大鼠PL神经元活动,就像给神经元装上实时监控摄像头。他们开发的大鼠特异性解码器能准确预测单次试验中的行为选择,而计算机模拟的集群删除实验则证明:删除训练集群会导致按压
来源:Proceedings of the National Academy of Sciences
时间:2025-09-09
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小胶质细胞通过Serinc2依赖性磷脂合成机制参与双相情感障碍抑郁表型
这项突破性研究揭示了小胶质细胞在双相情感障碍(BD)发病中的关键作用。临床数据显示BD患者脑内存在小胶质细胞相关的炎症反应,但其具体机制一直成谜。研究人员发现,BDII患者血浆中丝氨酸载体蛋白Serinc2表达降低且与疾病严重程度相关。通过诱导多能干细胞(iPSC)技术构建散发性和家族性BDII模型,团队观察到iPSC分化的小胶质样细胞存在Serinc2表达缺陷,导致突触修剪功能受损。结合小胶质细胞特异性Serinc2敲除小鼠模型,研究证实这种缺陷会干扰细胞膜上丝氨酸相关磷脂的合成,从而诱发实验动物的抑郁样行为。更深入的研究发现,Serinc2依赖性磷脂代谢异常会影响补体受体CR3在细胞膜上的
来源:Proceedings of the National Academy of Sciences
时间:2025-09-09
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揭示简单性:复杂适应系统(CAS)理解与技术创新驱动的新范式
在探索世界运行规律的过程中,科学家们始终被一个核心矛盾所困扰:为何看似混沌的生态系统能保持精妙平衡?为何由简单个体组成的社会会产生难以预测的集体行为?这种简单与复杂的辩证关系,自70年前被初步探讨以来,一直是横亘在多个学科面前的认知鸿沟。Andrea Tomassi团队在《The Innovation》发表的研究,犹如在复杂系统的迷雾中点亮一盏明灯,他们提出的"简单性揭示"理论,彻底重构了我们对复杂适应系统(Complex Adaptive Systems, CAS)的认知框架。传统观点将简单性与复杂性视为光谱的两极,但这项突破性研究揭示:它们实则是同一枚硬币的正反面。就像蚁群中每只蚂蚁只需遵
来源:The Innovation
时间:2025-09-09
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中国"超级显微镜"HEPS:开启第四代同步辐射光源联合调试新纪元
在探索物质微观世界的科学征程中,科学家们一直渴望拥有能捕捉原子尺度动态过程的"超级显微镜"。随着瑞典、法国和巴西的三台第四代光源投入运行,全球同步辐射技术已进入纳米分辨时代。然而,现有设施在亮度、发射度等关键指标上仍存在物理极限挑战,特别是亚洲地区尚缺乏此类尖端设施。中国科学院高能物理研究所(IHEP)历时17年攻关,成功将高能光子源(HEPS)推进至联合调试阶段,这项突破性进展近期发表于《The Innovation》。研究人员采用混合多弯消色差(MBA)晶格设计,通过增加二极磁铁数量降低单磁铁偏转角度,结合高梯度四极磁铁强聚焦和反向弯曲磁铁,将束流发射度压缩至物理极限。为解决超低发射度下的
来源:The Innovation
时间:2025-09-09
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组织镶嵌图谱:自监督学习驱动的跨样本空间转录组差异分析新范式
空间转录组技术(spatial transcriptomics)虽能保留基因表达的空间信息,但如何系统解析组织微环境与细胞功能的关系仍是重大挑战。Kambhampati团队开发的TissueMosaic框架犹如"组织考古学家",通过自监督卷积神经网络(self-supervised CNN)在空间转录组数据中自动挖掘重复出现的组织建筑基序(tissue architectural motifs)。这些基序不仅可进行跨样本聚类比较,更能通过独创的条件基序富集(conditional motif-enrichment)分析策略,灵敏捕捉与疾病或衰老相关的空间差异表达基因。该技术突破性地将组织结构的
来源:Cell Systems
时间:2025-09-09
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神经调控新机制:Aβ-LTMRs-DCNGlu-VPLGlu通路介导rTENS对神经病理性痛的持续镇痛作用
这项突破性研究揭示了经皮电神经刺激(TENS)缓解神经病理性痛的神经机制。当在神经损伤早期阶段重复施加TENS时,能持续激活一条从背根神经节(DRG)到大脑皮层的精密通路:Aβ型低阈值机械感受器(Aβ-LTMRs)首先被激活,继而兴奋背柱核(DCN)中的谷氨酸能神经元(DCNGlu)。这些神经元会特异性投射到丘脑腹后外侧核(VPL)中专门接收DCN输入的神经元亚群(VPLDCN,Glu),而不同于接收脊髓背角输入的神经元(VPLSDH,Glu)。最终,VPLDCN,Glu神经元通过单突触连接激活躯体感觉后肢皮层(S1HL)的第5层神经元,实现持久镇痛。该发现不仅阐明了TENS通过"振动-触觉-
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围产期与产后高脂饮食对老年小鼠执行功能及神经生物学的差异性影响
1 引言全球近半数孕妇超重或肥胖,儿童肥胖率因饱和脂肪酸(sFA)摄入增加而上升。研究聚焦围产期和产后高脂饮食(HF)对认知功能的长期影响,尤其是老年阶段的执行功能(EF)——包括注意力、工作记忆和行为调控等高级认知过程。EF主要由前额叶皮层(PFC)调控,其胆碱能(ACh)神经支配源自基底前脑(如内侧隔核/斜角带,MS/DBB)。然而,HF饮食如何通过不同发育阶段影响EF及其神经机制尚不明确。2 材料与方法实验采用C57BL/6J小鼠,分为四组:围产期和产后均控制饮食(C/C)、围产期控制+产后HF(C/HF)、围产期HF+产后控制(HF/C)、全程HF(HF/HF)。通过两选择配对视觉辨别
来源:Aging Cell
时间:2025-09-09
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晚发型重症肌无力(LOMG)的独特免疫特征:基于探索性蛋白质组学研究的突破性发现
这项探索性研究深入解析了重症肌无力(MG)的发病机制差异。约80%的MG患者存在乙酰胆碱受体(autoantibodies against acetylcholine receptor)自身抗体,但早发型(EOMG,症状出现年龄<50岁)与晚发型(LOMG)的病理生理差异尚不明确。研究团队采用高通量蛋白质组学技术,对BeatMG研究(NCT02110706)的基线血清样本进行768种炎症蛋白检测。通过通路富集分析发现,LOMG组中调控白细胞分化(myeloid leukocyte differentiation)和迁移通路的蛋白显著高表达。在英国生物银行(UK Biobank)队列验证中
来源:Annals of Neurology
时间:2025-09-09
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跨物种病灶映射揭示中脑神经回路与会聚功能障碍的因果关联
在三维空间中切换视觉焦点的能力依赖于会聚运动(vergence),这种眼动功能在40%的神经退行性疾病患者中存在障碍。虽然灵长类动物研究早已发现中脑与会聚功能的神经关联,但转化研究的空白使得人类会聚障碍的神经机制始终成谜。通过66例人类和19例猕猴的体素级(voxel-wise)病灶分析,研究团队将会聚功能障碍因果定位于上丘吻侧区域,以后连合核(nucleus of posterior commissure, NPC)为核心。跨物种连接组分析揭示,NPC通过神经回路与视觉前顶盖(pretectum)和中脑运动前区(premotor hubs)相连,这些区域能够整合会聚控制所需的视觉输入与运动输
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基于体内自组装siRNA的TDP-43靶向治疗策略改善神经退行性疾病病理
在神经退行性疾病研究领域,TAR DNA结合蛋白-43(TDP-43)的异常聚集是肌萎缩侧索硬化症(ALS)和额颞叶变性(FTLD)的重要病理特征。虽然靶向TDP-43的小干扰RNA(siRNA)具有治疗潜力,但如何实现其在中枢神经系统(CNS)的高效安全递送仍是重大挑战。最新研究突破性地利用内源性小RNA加工机制,开发出体内自组装siRNA递送平台。科研人员对肝细胞进行基因改造,使其表达靶向TDP-43的siRNA,并将其封装入携带狂犬病毒糖蛋白(RVG)标记的小细胞外囊泡(sEVs)中。这些工程化囊泡进入血液循环后,借助RVG的靶向性穿越血脑屏障,实现CNS特异性递送。在突变型TDP-43
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22q11.2缺失综合征中儿童期冲动行为通过小脑发育异常介导慢性早发肥胖与长期精神病轨迹的剂量依赖性关联
22q11.2缺失综合征(22q11DS)作为精神分裂症最高遗传风险因素之一,其患者成年后精神病发病率高达30-40%,但具体机制始终成谜。更令人困惑的是,这类患者常伴随儿童期肥胖和行为冲动问题,三者间是否存在因果关联?肥胖究竟是精神病的诱因还是后果?这些问题长期困扰着学界。近年流行病学发现普通人群儿童期肥胖与成年精神病风险存在关联,但在高遗传风险的22q11DS群体中,代谢异常与神经发育的交互作用仍是一片空白。为破解这一难题,Corrado Sandini团队在《Biological Psychiatry: Cognitive Neuroscience and Neuroimaging》发表
来源:Biological Psychiatry: Cognitive Neuroscience and Neuroimaging
时间:2025-09-09
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自闭症谱系障碍中社会导航的神经追踪机制及其临床意义
Highlight成年ASD患者在抽象社交空间中表现出更大的社交距离,这种行为差异主要由较低的亲和行为驱动。值得注意的是,ASD组的社会距离与其自我报告的症状严重程度呈正相关,而该现象在其他组中未出现。这表明ASD特有的社交疏离模式可能反映了其社交认知的独特特征。Results与其他组相比,ASD成年人在fMRI社交互动任务中表现出明显不同的行为模式:1.神经追踪共性:所有组别均在后扣带回皮层(PCC)和海马旁回位置区(PPA)显示出相似的社会距离神经追踪模式,其中PPA的追踪强度与跨诊断的社交回避症状相关。2.ASD特异性神经活动:ASD组在社交决策时表现出颞极(TP)的显著低激活,该现象与
来源:Biological Psychiatry
时间:2025-09-09
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血浆细胞外囊泡RNA揭示青少年恒河猴早期逆境对免疫、能量代谢和微生物组的持久影响——探索性分析
在生命早期遭遇虐待或忽视等逆境经历(early life adversity, ELA)是导致青少年和成年期心身障碍的重要风险因素。尽管大量研究表明ELA会通过改变DNA甲基化模式影响免疫系统功能,但我们对ELA如何持久改变生物系统的认识仍存在重大空白。传统研究多聚焦于血液细胞的表观遗传变化,却忽略了更全面的生物标志物来源。这正是Laura Korobkova等学者在《Biological Psychiatry》发表的最新研究试图突破的关键点。研究团队将目光投向了一种新兴的生物信息载体——细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)。这些纳米级的膜泡由大多数细胞分泌,存
来源:Biological Psychiatry
时间:2025-09-09
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右半球语言网络可塑性在失语症中的机制研究
自19世纪以来,右半球在失语症恢复中的作用始终存在争议。神经影像研究虽发现右半球同源区(即与左半球语言区镜像对称的脑区)激活增强现象,但受限于样本量小、任务可靠性差及健康人右半球本身存在任务依赖性激活等因素,结论备受质疑。这项研究创新性地采用自适应语义决策任务fMRI范式,确保76名慢性左脑卒中患者和69名健康老年受试者均能完成相同难度的语言任务。结果颠覆了传统认知:右半球激活强度与病灶大小无关,却随时间推移而增强。有趣的是,腹侧额下回(vIFG)和前颞叶(mATL)在健康人中本就存在微弱语言处理能力,当左半球对应区受损时,这些"休眠"的同源区会显著激活并改善命名功能。相比之下,背侧额下回(d
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MACF1基因变异的临床与基因型-表型关联分析:从结构域功能到组织特异性表达的致病机制
微管-肌动蛋白交联因子1(MACF1)作为spectraplakin家族的重要成员,在脑发育中扮演关键角色。这项研究揭示了该基因变异的精妙致病机制:当锌结合残基发生杂合错义变异时,其生长停滞特异性2(Gas2)相关结构域(GAR)与微管的异常互作会引发独特的皮质-脑干畸形。更引人注目的是,EF-hand结构域的de novo变异通过增强微管结合能力产生毒性功能获得效应。T [p.Arg24*])的患者会表现出额叶优势的无脑回畸形。该研究创新性地提出:MACF1相关疾病的临床表现严格取决于变异影响的具体蛋白结构域及其转录本表达水平。这一发现为理解大型多功能蛋白基因的致病机制提供了范式,对临床遗传