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1年3篇《Cell》!彭隽敏等团队合作发布神经退行性疾病最大规模蛋白质组学图谱——覆盖6大类疾病2200余例人脑样本,系统解析分子异质性

  1. 神经退行性疾病(NDs)
  2. “全神经退行性疾病图谱”(PanNDA)
  3. 蛋白质组学分析

来源:iNature 2026-03-25 15:55

这项研究是迄今为止对全神经退行性疾病进行的最全面的蛋白质组学分析,为主要神经退行性疾病的分子亚型和改变的机制提供了关键见解。

神经退行性疾病(NDs)因其复杂性和分子异质性而带来了临床挑战。

2026年3月23日,圣裘德儿童研究医院彭隽敏及西奈山伊坎医学院张斌在Cell 在线发表题为Pan-neurodegeneration proteomics reveals disease subtypes and molecular signatures的研究论文,该研究基于多层、深度蛋白质组学分析,对涵盖 6 种主要神经退行性疾病(阿尔茨海默病(AD)、路易体痴呆(LBD)、伴有 TDP-43 病理的额颞叶萎缩、伴有 tau 病理的进行性核上性麻痹、血管性痴呆和帕金森病)的 2279 个人脑样本进行了全景神经退行性疾病图谱(PanNDA)的构建。

PanNDA 将来自全蛋白质组、去污不溶性蛋白质组和蛋白质翻译后修饰(磷酸化和泛素化)的数据整合在一起,从而能够进行疾病内部和疾病之间的比较。疾病内部分析揭示了不同的分子亚型(例如,在 AD 中有三种,在 LBD 中有四种),揭示了失调的通路,并优先考虑了排名最高的蛋白质。

疾病之间的比较则识别出神经退行性疾病共有的改变,例如小胶质细胞和溶酶体激活中的 GPNMB 以及在突触调节中的 NPTX2,以及疾病特有的变化和蛋白质网络中的关键调节因子。总的来说,PanNDA 提供了一个系统层面的框架,用于理解神经退行性疾病的相关机制,并且它还作为一个可访问的综合资源存在,可通过交互式网站(https://penglab.shinyapps.io/pannda)进行访问。

另外,2025年9月25日,西奈山伊坎医学院张斌及圣裘德儿童研究医院彭隽敏等团队合作在Cell 在线发表题为Multiscale proteomic modeling reveals protein networks driving Alzheimer's disease pathogenesis的研究论文。

该研究通过整合来自易患AD疾病的大脑区域的大规模匹配蛋白质组和遗传数据,开发了针对 AD 的多尺度蛋白质组网络模型。这些模型揭示了详细的蛋白质相互作用结构,并确定了参与 AD 进展的潜在关键驱动蛋白(KDP)。值得注意的是,网络分析揭示了一个与 AD 相关的子网络,该子网络捕捉了神经胶质与神经元之间的相互作用。

在这个神经胶质-神经元网络中的排名最靠前的 KDP——AHNAK,在人类诱导多能干细胞(iPSC)基于的 AD 模型中得到了实验验证。这种对失调的蛋白质调控网络和 KDP 的系统性识别为开发针对 AD 的创新治疗策略奠定了基础。

2025年3月20日,耶鲁大学医学院刘延盛教授团队联合美国圣裘德儿童研究医院彭隽敏教授及德国哥廷根大学医学中心 Eugenio F. Fornasier 教授等团队合作在Cell 在线发表题为Turnover atlas of proteome and phosphoproteome across mouse tissues and brain regions的研究论文。

该研究推出了“Turnover-PPT”这一综合资源,它利用先进的蛋白质组学和稳定同位素标记技术,对八种小鼠组织以及各种脑区中的 11,000 种蛋白质和 40,000 个磷酸基团的含量和寿命进行了全面映射。该研究揭示了具有组织特异性短寿命和长寿命的蛋白质、相互作用蛋白质寿命之间的强相关性,以及磷酸化对蛋白质周转的影响的显著差异。

值得注意的是,该研究发现了特定组织中过氧化物酶体蛋白质的周转变化模式,并且磷酸化调节了与神经退行性疾病相关的蛋白质(如 Tau 和 α-突触核蛋白)的稳定性。因此,Turnover-PPT 能为蛋白质稳定性、组织动态蛋白质模式以及功能性蛋白质磷酸化提供重要见解,并可通过一个交互式的网络平台(网址为 https://yslproteomics.shinyapps.io/tissuePPT)进行访问。

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神经退行性疾病(NDs)是一种复杂的疾病,其特征是神经元功能逐渐丧失和减少,从而导致严重的认知和运动障碍。这些疾病已成为全球日益严重的健康危机,全球约有 5500 万人受其影响,且由于人口老龄化这一趋势,未来几十年内这一数字可能会大幅增加。尽管如此,目前的治疗方法仍然有限,只能带来有限的临床效果,这凸显了深入研究疾病机制以制定更有效治疗策略的紧迫性。

神经退行性疾病被认定为一类具有多种临床表现的异质性疾病,其差异源于解剖学、细胞病理学和分子途径的不一致,即便是在相同的神经病理学框架内也是如此。这凸显了剖析疾病内部分子异质性的必要性,以推进精准医疗。

此外,尽管有明确的组织病理学特征来指导诊断标准,但神经退行性疾病之间显著的临床和病理重叠使诊断变得复杂,常常导致误诊或漏诊。这些挑战强调了识别共同和疾病特异性的分子机制的重要性,以提高诊断的准确性,并实现有针对性的治疗干预。

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文章模式图(图源自Cell 

基因组学和转录组学的进展极大地加深了对神经退行性疾病(包括阿尔茨海默病、路易体痴呆、帕金森病、血管性痴呆和额颞叶痴呆)的理解。基因组学揭示了使个体易患这些疾病的各种基因变异,而转录组学则能识别出 RNA 表达的动态模式。

鉴于大多数神经退行性疾病都是由蛋白质错误折叠和聚集所导致的蛋白质病理性变化,大规模蛋白质组学已成为神经退行性疾病研究中极具价值的工具。蛋白质组学为分子景观提供了另一个系统层面的视角,能够捕捉到在基因组学和转录组学研究中无法获得的蛋白质丰度、修饰和相互作用的动态变化。

该研究推出了“全神经退行性疾病图谱”(PanNDA),这是一项大规模的多层蛋白质组学研究,整合了全蛋白质组、非溶剂可溶性蛋白质组(此处称为非溶剂可溶性蛋白质组)以及翻译后修饰(PTM)富集的蛋白质组,涵盖了来自六种神经退行性疾病中的超过 2200 个死后大脑样本。

分析利用了一个高度优化的平台,该平台结合了多重串联质谱标记(TMT)技术、二维液相色谱和串联质谱(LC/LC-MS/MS)技术,从全蛋白质组和非溶剂可溶性蛋白质组中鉴定出超过 10000 种蛋白质。然后,该研究系统地描绘了疾病特异性的分子特征和共有的病理过程。这项研究是迄今为止对全神经退行性疾病进行的最全面的蛋白质组学分析,为主要神经退行性疾病的分子亚型和改变的机制提供了关键见解。

参考消息:https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00233-3

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