ELISA快速檢測(cè)試劑-齊一生物

上周，由華盛頓大學(xué) Kuan-lin Huang 博士和西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院 Edoardo Marcora 博士的一項(xiàng)關(guān)于阿爾茲海默?。ˋlzheimer’s disease，AD）的重磅研究刊登在了期刊《自然神經(jīng)學(xué)》上 [1]。

Huang 博士和 Marcora 博士從基因組層面，給 4 萬(wàn)多人做了生存分析（survival analysis，一種研究個(gè)體存活概率與時(shí)間之間的關(guān)系的分析方法），發(fā)現(xiàn)一個(gè)叫做 PU.1 蛋白的低表達(dá)，竟然可以延緩 AD 的發(fā)病時(shí)間。

這就厲害了！

要知道，僅在 1998 到 2015 年之間，各大藥企共推出了 123 種治療 AD 的藥物 [2]，其中僅有三種藥物加一種聯(lián)合治療方案先后獲得 FDA 的上市批準(zhǔn)。然而，無(wú)一例外的是，這 123 種藥物沒有一種能夠治愈 AD，甚至連延緩疾病進(jìn)程都做不到。即使是獲得 FDA 批準(zhǔn)的治療方案，也僅起到緩解部分癥狀的作用。

Kuan-lin Huang 博士

波士頓布列根和婦女醫(yī)院的 Oleg Butovsky 教授對(duì)這項(xiàng)研究給予了高度的評(píng)價(jià)：“這項(xiàng)研究的zui大興奮之處在于，PU.1 可以調(diào)節(jié)與 AD 有關(guān)的多種基因！”[3] 目前，科學(xué)家們已經(jīng)通過(guò)全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS），確定了多個(gè)與 AD 風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的基因座 [4,5]。其中有一些基因與 AD 的發(fā)病年齡有關(guān)，如載脂蛋白 E（ApoE）基因。但是，由于他們采用的都是 AD 患者的基因組數(shù)據(jù)，對(duì)于大多數(shù)基因座，科學(xué)家們還不知道哪種基因會(huì)增加或降低 AD 的風(fēng)險(xiǎn)，這些基因與 AD 發(fā)病之間的確切關(guān)系還有待研究。

為了回答這些問(wèn)題，研究人員從阿爾茨海默病基因項(xiàng)目組（IGAP）聯(lián)盟中，獲得了 14406 份 AD 基因組數(shù)據(jù)和 25849 份無(wú)病對(duì)照基因組數(shù)據(jù)，分析了 800 多萬(wàn)個(gè)單核苷酸多態(tài)性（SNPs，基因組 DNA 序列中由于單個(gè)核苷酸的突變而引起的多態(tài)性）。

他們?cè)噲D找出這些 SNPs 與 AD 發(fā)病年齡之間的任何關(guān)聯(lián)。之所以要測(cè)試這么多無(wú)病對(duì)照基因組數(shù)據(jù)，研究人員是希望能夠找到 AD 的保護(hù)性基因，因?yàn)闊o(wú)病的人群中相關(guān)的保護(hù)性基因可能會(huì)增加。

功夫不負(fù)有心人，他們找到了 22 個(gè)與 AD 相關(guān)的基因座，包括 8 個(gè)已有報(bào)道的 AD 風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)基因座、14 個(gè)新發(fā)現(xiàn)的與 AD 發(fā)病年齡相關(guān)的基因座。

22 個(gè)與 AD 相關(guān)的基因座，包括已有報(bào)道的 8 個(gè)和新發(fā)現(xiàn)的 14 個(gè)

為了進(jìn)一步驗(yàn)證這 22 個(gè)基因座與 AD 發(fā)病年齡之間的關(guān)系，研究人員把這 22 個(gè)基因座與腦脊液中β- 淀粉樣蛋白、tau 蛋白的相關(guān)性進(jìn)行比較。他們發(fā)現(xiàn)了有趣的現(xiàn)象：除了靠近 ApoE 基因的 SNP 與β- 淀粉樣蛋白、tau 蛋白相關(guān)性較高外，另外的 21 個(gè)基因座中，只有位于 SPI1 基因座的 SNP（rs1057233）與β- 淀粉樣蛋白有顯著的相關(guān)性。

在先前的研究中，科學(xué)家們已經(jīng)證實(shí) SPI1 的功能是編碼一種調(diào)節(jié)蛋白 PU.1，PU.1 與骨髓細(xì)胞增殖與分化相關(guān) [6,7]。這不禁讓研究人員陷入了沉思，AD 這種發(fā)生在大腦中的疾病，跟骨髓細(xì)胞能有什么關(guān)系呢？

本文的通訊作者，來(lái)自西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院的 Alison Goate 教授指出，已經(jīng)有研究表明骨髓細(xì)胞的一員，單核細(xì)胞（可以分化成巨噬細(xì)胞，而腦部的巨噬細(xì)胞有一個(gè)特殊的名字，叫小膠質(zhì)細(xì)胞）有很多 AD 風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)基因的表達(dá) [8]。因此，或許可以把眼光放寬一些，除了腦細(xì)胞，還應(yīng)該從別的細(xì)胞中找到與 AD 風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的基因表達(dá)差異。

Alison Goate 教授

姜果然是老的辣！研究人員分析了 220 個(gè)細(xì)胞類型中 AD 風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)基因的表達(dá)差異。結(jié)果令人瞠目結(jié)舌：與其他細(xì)胞相比，AD 風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)基因主要在骨髓細(xì)胞中表達(dá)！

那么在骨髓細(xì)胞中，rs1057233 與其他基因表達(dá)之間又有怎樣的關(guān)系呢？研究人員采用兩種骨髓細(xì)胞——單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，共計(jì) 1331 個(gè)樣本，進(jìn)行了深度分析。他們發(fā)現(xiàn)：rs1057233 與單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中 SPI1 的表達(dá)下調(diào)有關(guān)，并且與另外 3 個(gè) AD 年齡相關(guān)基因座的表達(dá)變化也有相關(guān)性。于是，研究人員專門對(duì) SPI1 基因座進(jìn)行了深度分析。他們搜索了 AD 相關(guān)基因中 PU.1 蛋白的結(jié)合位點(diǎn)，結(jié)果令人難以置信：在腦部的巨噬細(xì)胞，即小膠質(zhì)細(xì)胞中，有 75 個(gè) AD 相關(guān)基因的表達(dá)，其中有 60 個(gè)基因包含了 PU.1 蛋白的結(jié)合位點(diǎn)！這就意味著這些基因的表達(dá)是受 PU.1 蛋白調(diào)節(jié)的。更重要的是，一些與 AD 年齡相關(guān)的基因座也包含 PU.1 蛋白的結(jié)合位點(diǎn)！

為了證實(shí)這一猜想，研究人員降低了小膠質(zhì)細(xì)胞中 PU.1 蛋白的表達(dá)量，觀察小膠質(zhì)細(xì)胞的變化，測(cè)定與其功能相關(guān)的基因表達(dá)變化，并且測(cè)定了小膠質(zhì)細(xì)胞中與 AD 發(fā)病相關(guān)的基因表達(dá)量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：小膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬功能減弱了，與其吞噬功能相關(guān)的基因表達(dá)下調(diào)了。更重要的是，與 AD 發(fā)病年齡相關(guān)的基因表達(dá)也下調(diào)了！這就意味著降低 PU.1 蛋白的含量，能延緩 AD 的發(fā)生。

如此看來(lái)，PU.1 蛋白真的能夠調(diào)控許多 AD 相關(guān)基因的表達(dá)，這讓研究人員興奮不已。雖然 PU.1 蛋白調(diào)控的基因太多，本身不能成為治療 AD 的靶點(diǎn)，但是繼續(xù)研究它在小膠質(zhì)細(xì)胞和 AD 發(fā)病機(jī)制中的作用，順藤摸瓜，就很有希望在它調(diào)控的下游基因中找到 AD 治療的關(guān)鍵靶點(diǎn)！

接下來(lái)的工作中，Goate 教授將利用 AD 小鼠模型，通過(guò)基因改造，讓小鼠體內(nèi)的小膠質(zhì)細(xì)胞中的 SPI1 基因表達(dá)減少，并測(cè)定它對(duì)炎癥、損傷反應(yīng)和淀粉樣蛋白沉積的影響。她還將分析 PU.1 蛋白對(duì)全基因表達(dá)的影響。相信，后續(xù)的研究將會(huì)給 AD 的防治帶來(lái)更多驚喜！期待未來(lái)的某一天，AD 的預(yù)防和治愈成為現(xiàn)實(shí)！