突破性研究将脑内微小气泡与阿尔茨海默氏症进展联系起来

Jerold Chun 领导的最新研究揭示，阿尔茨海默病患者的脑泡携带独特的遗传指令，可能会引发疾病加重。该研究发现了大量的全长 mRNA 和与炎症相关的独特基因表达模式，为阿尔茨海默氏症的病理研究提供了新的视角，也为早期检测和治疗提供了潜在的途径。这张细胞外囊泡的照片是使用共焦激光扫描显微镜拍摄的。膜被荧光染料染色。图片来源：巴塞尔大学 Tomaž Einfalt

在这项研究中，研究人员把所研究的微小脑泡称为细胞外小泡（sEVs）。人体内的大多数细胞都会产生这些微小的生物水球，用来运送各种蛋白质、脂类和细胞代谢的副产品，以及受体细胞用来构建新蛋白质的RNA核酸代码。

由于这种具有生物活性的货物很容易引起其他细胞发生变化，因此科学家们对大脑 sEV 很感兴趣，因为它既能传递正常的指令，也能传递错误的指令，这些错误的指令会随着神经退行性疾病（如阿尔茨海默氏症）的发展而在大脑中积累。

免疫荧光用于验证原代细胞培养物的纯度。图片来源：Chun 实验室

要成为不需要的蛋白质积累的潜在因素，sEV 必须携带有足够信息的蓝图，使其他细胞能够产生有问题的蛋白质。之前的大多数研究表明，携带蛋白质计划的信使核糖核酸（mRNA）被切割成太多较短的片段，无法让受体细胞改变其构建模式。

桑福德-伯纳姆-普雷斯遗传疾病与衰老研究中心教授 Chun 说："我们在研究中发现的情况恰恰相反。通过使用一种相对较新的DNA测序技术--PacBio长读测序技术，我们鉴定出了1万多个全长mRNA。"

研究小组从 12 份由确诊为阿尔茨海默病患者捐献的死后大脑样本和 12 份由未患阿尔茨海默病（或任何其他已知神经系统疾病）的捐献者捐献的大脑样本的前额叶皮层中分离出了 sEVs。鉴定出的mRNA中有近80%是全长的，可以被受体细胞转录成有活力的蛋白质。

第一作者、Sanford Burnham Prebys 博士后研究员 Linnea Ransom 博士说："为了证实人类样本中长读程测序的结果，我们还研究了从小鼠细胞中分离出来的囊泡。我们在三种脑细胞类型（星形胶质细胞、小胶质细胞和神经元）中发现了类似的平均78%到86%的全长转录本"。

负染色透射电子显微镜用于确认小鼠神经元（如上图所示）以及小鼠星形胶质细胞和小胶质细胞中的小细胞外囊泡的分离情况。资料来源：Chun 实验室

除了分析和验证大脑 sEV 中 mRNA 长度的结果外，研究人员还比较了 sEV mRNA 转录组中反映的基因序列。在阿尔茨海默氏症样本中，700 个基因的表达量有所增加，而近 1500 个基因的活性有所降低。

科学家们确定，700 个上调基因与炎症和免疫系统激活有关，这与阿尔茨海默病等神经退行性疾病中已知的大脑炎症模式相吻合。研究人员还发现，在先前的全基因组关联研究中，许多与阿尔茨海默病相关的基因也出现在阿尔茨海默病 sEVs 中。

Chun说："这些囊泡中的基因表达变化揭示了一种炎症特征，它可能是了解阿尔茨海默氏症进展过程中大脑疾病进程的一个窗口。"

在这项研究之后，Chun 和他的团队将深入研究细胞如何包装 sEVs，以及所包含的 mRNA 编码如何导致受阿尔茨海默病影响的其他脑细胞发生功能变化。更好地了解sEVs及其mRNA内容可能有助于发现生物标志物，从而提高对阿尔茨海默病和其他潜在神经系统疾病的早期检测，同时确定新的疾病机制，提供新的治疗靶点。

此外，sEV是在细胞间运输生物活性货物的天然载体，因此也有可能将其用作未来脑部疗法的靶向递送系统。

编译来源：ScitechDaily