Nature子刊：科学家揭示阿尔兹海默病患者大脑中新型蛋白质相关的改变特性

2022年3月14日 讯 /生物谷BIOON/ --目前研究人员并不完全清楚阿尔兹海默病患者大脑中的生物学过程是如何被破坏的。近日，一篇发表在国际杂志Nature Neuroscience上题为“Large-scale deep multi-layer analysis of Alzheimer’s disease brain reveals strong proteomic disease-related changes not observed at the RNA level”的研究报告中，来自埃默里大学医学院等机构的科学家们通过对阿尔兹海默病患者的大脑进行大规模分析，揭示了一系列与疾病相关的蛋白质共表达模块的变化，当研究人员分析相同大脑区域中的RNA网络时并未发现这些改变。

科学家揭示阿尔兹海默病患者大脑中新型蛋白质相关的改变特性。

图片来源：Johnson et al.

这篇研究报告中，研究人员利用多组学方法和其它系统生物学工具分析了疾病的复杂病理生理学过程，从而或能帮助识别新型药物靶点和疾病生物标志物，研究人员尤其关注到了蛋白质组学研究领域，即分析蛋白质组和其功能相关领域的研究。研究者Erik Johnson说道，我们正在采取一种无偏见的研究发现手段，从而来观察阿尔兹海默病患者大脑中所发生的蛋白质组改变情况，我们所开展的工作背后的基本想法就是，阿尔兹海默病患者大脑中发生了很多变化，我们希望能够描述这些病理学变化的全部特征。

早在2020年，研究人员就在Nature Medicine（doi：10.1038/s41591-020-0815-6）杂志上刊文表示，他们通过分析数百个大脑图像，量化了近3000个蛋白质，旨在具体描述与阿尔兹海默病相关的蛋白质组改变；基于此前研究结果，这项研究中，研究人员着手深度剖析阿尔兹海默病患者的大脑，并深入分析与其它类型组学数据有关的蛋白质组改变情况。研究人员对来自ROSMAP计划（宗教秩序研究、记忆和老化项目，the Religious Orders Study and Memory and Aging Project）中近500个大脑进行了研究，为了进行分析，他们利用最近开发的一种先进的基于质谱的蛋白质组方法，从而就能对所分析的大脑组织中近9000种蛋白质进行量化分析，这几乎是此前研究中所量化的蛋白质数量的三倍。

研究者Johnson解释道，这种方法或能让我们对阿尔兹海默病患者的大脑蛋白质组进行深入丰富的分析，我们还能利用来自多种相同组织中的遗传学和转录组学数据将蛋白质组的研究发现整合到其它类型的组学数据中去，通过分析更多蛋白质，研究者最终或许就能确定阿尔兹海默病患者大脑中重要的蛋白质组改变，这些变化是在此前研究中并未检测到的，其中一些改变还与淀粉样β-肽类的聚集相关的蛋白质有关，淀粉样β肽类聚集成斑块是阿尔兹海默病的一个主要特征。

图片来源：https://www.nature.com/articles/s41593-021-00999-y

更好地理解这些蛋白质影响淀粉样β斑块形成的机制或者这些天然功能在淀粉样β斑块存在的情况下如何被改变，或有望帮助研究人员寻找新型药物靶点以及指示疾病的新型生物标志物。研究人员对阿尔兹海默病患者大脑组织进行分析时识别出了另一组蛋白质，其主要是参与有丝分裂原激活蛋白激酶（MAPK）信号转导以及能量代谢的蛋白质，其被发现与机体认知功能下降有关。有意思的是，这两组蛋白质的改变以及大脑中其它许多蛋白的改变或许并未在RNA水平下被察觉到，这是一项非常重要的研究发现，因为其确实标明，研究人员需要在理解阿尔兹海默病发生时分析多种类型的数据。

在接下来的研究中，研究人员计划对受其它神经变性疾病影响的患者的大脑进行类似的分析，这或许就能帮助他们确定是否其所揭示的蛋白质组变化是阿尔兹海默病所特有的，以及是否其与其它疾病有关。从外，研究人员还想利用更深层次的蛋白质组数据库来更好地理解不同的阿尔兹海默病亚型发生的分子机制，最终，研究人员希望通过利用本文研究结果来推动阿尔兹海默病新型生物标志物的发现和识别。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Johnson, E.C.B., Carter, E.K., Dammer, E.B. et al. Large-scale deep multi-layer analysis of Alzheimer’s disease brain reveals strong proteomic disease-related changes not observed at the RNA level. Nat Neurosci 25, 213–225 (2022). doi：10.1038/s41593-021-00999-y

Johnson, E.C.B., Dammer, E.B., Duong, D.M. et al. Large-scale proteomic analysis of Alzheimer’s disease brain and cerebrospinal fluid reveals early changes in energy metabolism associated with microglia and astrocyte activation. Nat Med 26, 769–780 (2020). doi：10.1038/s41591-020-0815-6