Alz Res Therapy:整合多组学,揭示神经系统的通路变化

2021-12-03 Freeman爱科学 MedSci原创

应用综合多组学方法,发现了与AD病理学相关的新的分子和路径改变。

除了淀粉样蛋白病理学和tau相关的神经退行性之外,阿尔茨海默病(AD)中还出现了其他多种分子改变和途径失调的情况。事实上,有强有力的证据表明,涉及神经炎症、脂质代谢、单碳代谢、氨基酸和葡萄糖代谢等的病理生理学变化在AD中存在。

然而,这些改变对疾病的临床表现和进展的贡献和相关性,以及它们的个体间差异和复杂的相互关系,仍然知之甚少。

虽然这些过程通常不被认为是AD "核心 "病理的一部分,但它们可能对淀粉样病理和神经变性的发展有很大的贡献,并促使症状的表现。由于它们可能发生在早期临床和临床前疾病阶段,更好地了解这些过程可能对早期诊断和预后以及设计有针对性的干预措施以干预发展中的AD病理学和临床疾病进展都非常重要。

在过去的十年中,"组学"方法和技术在解决代谢组、脂质组和蛋白质组的复杂性方面取得了重大进展。作为强大的表型技术,"组学 "技术大大加快了对AD等复杂疾病的病理生理学改变机制的理解。除了识别可作为生物标志物的生物流体分子谱的改变的潜力外,这些技术的进步还提供了通过结合多种'omics'方法平行探索不同类型分子的机会。

最近的统计学进展使整合多种数据模式的信息成为可能,以彻底探索内涵型网络和与疾病有关的生物相互作用。虽然多组学方法最近在其他不同的病理条件下显示了其潜力,但这些方法仍然需要更广泛地适应和应用于AD。

藉此,苏黎世大学医院的Christopher Clark等人,假设蛋白质、脂质、神经炎症标志物和代谢物的特定模式与AD病理学的核心特征相关,并表明与疾病相关的、相互联系的生物途径改变。

他们对具有正常认知、轻度认知障碍和轻度痴呆的特征明显的老年人群进行了多层次的脑脊液(CSF)全能分析。用相关和回归方法在单原子水平上分析了蛋白质组学、代谢组学、脂质组学、单碳代谢和神经炎症相关分子。多组学因素分析被用来整合所有的生物水平。确定的分析物被用来构建AD病理存在的最佳预测模型和认知能力下降的多因素回归分析。路径富集分析确定了AD的路径改变。

多组学整合确定了五个主要的异质性维度,解释了队列中的差异,并与AD有不同的关联。进一步的分析显示,单一的 "omics "模式与不同的多组学分子特征之间存在多种相互作用,与淀粉样蛋白病理学、神经元损伤和tau高磷酸化存在差异。

丰富的途径分析显示,稳态、免疫反应和细胞外基质信号通路与AD相关的比例过高

最后,四个分子的组合提高了对AD(蛋白14-3-3 zeta/delta、clusterin、白细胞介素-15和transgelin-2)和认知能力下降(蛋白14-3-3 zeta/delta、clusterin、胆固醇酯27:1 16:0和单核细胞螯合蛋白-1)的预测。

这个研究的重要意义在于,应用综合多组学方法,发现了与AD病理学相关的新的分子和路径改变。这些发现与AD的个性化诊断和治疗方法的发展有关。

原文出处:
Clark C, Dayon L, Masoodi M, Bowman GL, Popp J. An integrative multi-omics approach reveals new central nervous system pathway alterations in Alzheimer’s disease. Alz Res Therapy. 2021;13(1):71. doi:10.1186/s13195-021-00814-7

 

作者:Freeman

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