Nature子刊-多组学整合—揭示阿尔兹海默症患者大脑中与蛋白质相关的新变化
最近，埃默里大学医学院的研究人员对阿尔兹海默症(AD)患者的大脑进行了大量地分析。他们的发现揭示了蛋白质共表达模块中一系列与阿尔兹海默症相关的变化，这些变化在检测相同大脑区域的RNA网络时并没有被识别出来。该研究于2月3日，发表于《Nature Neuroscience》，题为：“Large-scale deep multi-layer analysis of Alzheimer’s disease brain reveals strong proteomic disease-related changes not observed at the RNA level”研究人员使用多组学方法(即生物分析方法)和其他系统的生物学工具来探索阿尔兹海默症的复杂病理生理学机制，这同时也有助于识别新的药物靶标和疾病生物标志物。埃默里大学医学院的研究小组尤其关注蛋白质组学领域(即研究蛋白质组及其功能)。开展这项研究的研究人员之一Erik Johnson说：“我们工作的基本理念是，发现阿尔兹海默症患者的大脑中病理变化的全部特征。”2020年，Johnson和他的同事发表了一篇论文。他们通过分析数百个大脑的图像，量化了大约3000种蛋白质，发现了与阿尔兹海默症相关的蛋白质组学变化。在先前工作的基础上，该团队现在开始对阿尔兹海默症患者的大脑进行更深入的研究，进一步探索蛋白质组学变化与其他类型的组学数据的关系。研究人员分析了Religious Orders Study、Memory and Aging Project (ROSMAP)和Banner Sun Health Research Institute提供的大约500个大脑样本。他们使用了一种最近发展起来的基于质谱的蛋白质组学方法（串联质谱法），这种方法使得他们能够定量分析脑组织中的近9000种蛋白质，几乎是他们之前研究中定量分析蛋白质数量的三倍。Johnson解释说:“这种方法使我们能够对阿尔兹海默症脑蛋白质组进行更深入、更丰富的分析。我们能够利用许多相同组织的遗传和转录组数据，将蛋白质组学发现与这些其他类型的组学数据整合在一起。ROSMAP和Banner队列具有良好的表型，这就允许我们将观察到的变化与阿尔兹海默症的其他方面联系起来，比如认知功能。”
通过分析大量的蛋白质，Johnson和他的同事最终能够精确地发现阿尔兹海默症患者大脑中重要的蛋白质组变化，而这些变化在他们之前的研究中并没有发现。其中一些蛋白质变化与淀粉样β肽聚集有关，淀粉样β肽斑块是阿尔兹海默症的主要特征。Johnson说:“更好地理解这些蛋白质如何影响淀粉样蛋白斑块的形成，以及它们的功能在淀粉样蛋白斑块存在时如何被改变，可以为疾病的药物靶标和生物标志物的开发提供新的途径。”研究人员在分析阿尔兹海默症患者脑组织时发现的另一组蛋白质涉及丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路和能量代谢，这些蛋白质与认知能力下降密切相关。Johnson解释说:“有趣的是，这两组蛋白质的变化，以及大脑中许多其他蛋白质的变化，都没有在RNA水平上观察到。这是一个重要的发现，因为它表明当我们研究阿尔兹海默症时，需要查看多种类型的数据。”在接下来的研究中，Johnson和他的同事计划对受其他神经退行性疾病影响的患者的大脑进行类似的分析。这将有助于他们判断他们的发现是阿尔兹海默症特有的，还是也存在于其他疾病中。Johnson补充说:“我们还希望利用这个更深层次的蛋白质组数据集来更好地了解阿尔兹海默症的不同亚型，同时我们也想利用这项研究的结果来推进阿尔兹海默症生物标志物开发。参考资料：https://medicalxpress.com/news/2022-03-unveils-protein-related-brain-patients-alzheimer.html
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