To badanie analizowało transkryptomy pojedynczych jąder trzydziestu trzech osób z chorobą Alzheimera (AD), ujawniając specyficzne dla płci DEG w komórkach glejowych. Analiza wzbogacenia funkcjonalnego uwypukliła szlaki synaptyczne, neuronalne i związane z hormonami. Zidentyfikowano kluczowe geny, a mianowicie NLGN4Y i jego regulatory, a także zaproponowano potencjalnych kandydatów terapeutycznych dla choroby Alzheimera specyficznej dla płci.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Identyfikacja biomarkerów swoistości płciowej choroby Alzheimera na podstawie profili transkryptomu glejowego
* These authors contributed equally
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Wiele biomarkerów specyficznych dla płci zostało ostatnio ujawnionych w chorobie Alzheimera (AD); jednak komórki glejowe mózgu były rzadko zgłaszane. W badaniu tym przeanalizowano 220 095 transkryptomów pojedynczych jąder z kory czołowej trzydziestu trzech osób z chorobą Alzheimera w bazie danych GEO. Geny o zróżnicowanej ekspresji specyficzne dla płci (DEC) zidentyfikowano w komórkach glejowych, w tym 243 w astrocytach, 1154 w mikrogleju i 572 w oligodendrocytach. Analizy adnotacji funkcjonalnej ontologii genów (GO) i analizy wzbogacania szlaków Encyklopedii Genów i Genomów z Kioto (KEGG) wykazały stężenie funkcjonalne w szlakach synaptycznych, nerwowych i hormonalnych. Sieć interakcji białko-białko (PPI) zidentyfikowała MT3, CALM2, DLG2, KCND2, PAKACB, CAMK2D i NLGN4Y w astrocytach, TREM2, FOS, APOE, APP i NLGN4Y w mikrogleju oraz GRIN2A, ITPR2, GNAS i NLGN4Y w oligodendrocytach jako kluczowe geny. NLGN4Y był jedynym genem wspólnym dla trzech komórek glejowych i został zidentyfikowany jako biomarker specyficzności płciowej AD. Sieć koregulacyjna gen-czynnik transkrypcyjny (TF)-miRNA zidentyfikowała kluczowe regulatory NLGN4Y i jego docelowych TCM. Ecklonia kurome Okam (Kunbu) i Herba Ephedrae (Mahuang) zostały zidentyfikowane, a wpływ składników aktywnych na AD został wykazany. Wreszcie, analiza wzbogacenia Kunbu i Mahuang zasugerowała, że mogą one działać jako kandydaci terapeutyczni na specyfikę płciową AD.
Wprowadzenie
Choroba Alzheimera (AD) jest globalną chorobą o wysokiej częstości występowania i stanowi 60%-80% demencji1. Pomimo wysokiej częstości występowania, mechanistyczna patogeneza choroby Alzheimera nie jest jasno określona i do tej pory nie było skutecznych metod leczenia2. Główne patologie w AD zostały zidentyfikowane jako atrofia neuronów i nagromadzenie patologicznych szczątków, głównie białka Tau związanego z mikrotubulami oraz β-amyloidu (Aβ)3,4. Patogeneza choroby Alzheimera jest związana z nieprawidłową autofagią, stresem oksydacyjnym, dysfunkcją mitochondriów....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Kroki od 2 do 9 analizy zostały zrealizowane za pomocą oprogramowania R (patrz Rysunek Uzupełniający 1 i Plik Uzupełniający 1), podczas gdy pozostałe kroki zostały wykonane na platformach internetowych. Szczegółowe informacje na temat baz danych wykorzystywanych w tym protokole (wraz z linkami internetowymi) znajdują się w Tabeli Materiałów.
1. Akwizycja danych
- Uzyskaj dostęp do publicznie dostępnej bazy danych Gene Expression Omnibus (GEO) w Narodowym Centrum Informacji Biotechnologicznej.
- Wyszukaj dane GEO o nazwie Choroba Al....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Analiza snRNA-seq profili transkryptomicznych gleju czołowego i adnotacja typów komórek
Łącznie uzyskano 220 095 jąder i 32 077 genów z kory czołowej 17 samców i 17 samic z AD (Rycyna 1A). Wykres UMAP zwizualizował całkowite transkryptomy pojedynczych jąder czołowych, wykazując odrębne typy jąder po analizie redukcji wymiarowości (Rycina 1B). Przedstawiono całkowitą liczbę adnotowanych jąder z podziałem na płeć, co dało sumę obejmującą 58 90.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Specyficzność płciowa została zidentyfikowana w epidemiologii, patologii i objawach klinicznych AD19. W tym miejscu potwierdziliśmy potencjalny patologiczny mechanizm "osi hormon-synapsa-neuron" na podstawie specyficznych dla płci genów glejowych i powiązanych szlaków u pacjentów z AD. NLGN4Y był jedynym wspólnym genem w trzech komórkach glejowych i został wybrany jako biomarker specyficzności płciowej AD. TF i miRNA regulujące NLGN4Y były silnie związane z różnicami płci i rozwojem układu nerwowe.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
W niniejszym manuskrypcie nie występuje konflikt interesów, a wszyscy autorzy wyrazili zgodę na jego zgłoszenie do publikacji.
Podziękowania
Autorzy są wdzięczni Jessice S Sadick, Michaelowi R O'Dea, Philipowi Haselowi, itd., za dostarczenie GSE167490 zestawu danych. Autorzy doceniają fakt, że Faten A Sayed, Lay Kodama, Li Fan itd. oferują GSE183068 zestaw danych. Autorzy dziękują Shuqing Liu za pomoc w analizie danych oraz Wen Yangowi za udostępnienie platformy do analizy danych. Badanie to było wspierane przez Chińską Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych (82174511), Chengdu University of Traditional Chinese Medicine Apricot Grove Scholars, Discipline Talent Research Enhancement Program (QJJJ2022001), LiaoNing Revitalization Talents Program (XLYC 1807083), Sichuan Administration Bureau Fund of Chinese Me....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Database | |||
| Coremine Medical Baza danych | opracowana wspólnie przez Norwegię, Chińską Akademię Nauk, Chińską Akademię Nauk Medycznych, Narodową Bibliotekę Medyczną Stanów Zjednoczonych i inne instytucje | Podczas eksplorowania pojęć w CoreMine Medical uzyskujesz dostęp do bazy danych, która jest skonstruowana tak, aby powiązać ważne pojęcia, uszeregowane według trafności statystycznej, do twojego tematu. Na przykład, jeśli wpiszesz "choroba Alzheimera", oprócz pobierania dokumentów i zasobów omawiających chorobę będziesz mógł wyświetlać sieci i listy, które pokazują, w jaki sposób koncepcja kwerendy jest powiązana z innymi pojęciami biomedycznymi. Zawiera on przegląd pojęć związanych z wyszukiwaniem, a także jest interfejsem do nawigowania po informacjach na temat tych pojęć. Link internetowy: https://coremine.com/medical/ | |
| Gene Expression Omnibus (GEO) | Narodowe Centrum Informacji Biotechnologicznej w Stanach Zjednoczonych (NCBI) | GEO to publiczne funkcjonalne repozytorium danych genomicznych obsługujące przesyłanie danych zgodnych z MIAME. Akceptowane są dane oparte na tablicach i sekwencjach. Dostępne są narzędzia, które pomagają użytkownikom wyszukiwać i pobierać eksperymenty oraz wyselekcjonowane profile ekspresji genów. Weblink: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/ | |
| Integracyjna platforma badawcza Tradycyjnej Medycyny Chińskiej oparta na farmakologii (TCMIP, wersja: 2.0) | Brak | Wprowadzenie do zintegrowanej sieciowej platformy obliczeniowej opartej na farmakologii dla tradycyjnej medycyny chińskiej [TCMIP v2.0], http://www.tcmip.cn/ ) Jest to inteligentna eksploracja danych platforma oparta na internetowej bazie danych Encyklopedii Tradycyjnej Medycyny Chińskiej (ETCM), która integruje medyczne usługi zarządzania dużymi zbiorami danych i farmakologiczne usługi obliczeniowe. Ma na celu ujawnienie naukowych konotacji teorii tradycyjnej medycyny chińskiej oraz wartość naukową oryginalnego myślenia w tradycyjnej medycynie chińskiej, podsumowanie i przekazanie doświadczeń znanych lekarzy, kontrolę jakości tradycyjnej medycyny chińskiej, wyjaśnienie zasad działania tradycyjnej medycyny chińskiej, badania i rozwój nowej medycyny chińskiej, zwłaszcza odkrywanie i optymalizację nowoczesnych kombinacji leków, Zapewnij solidną podstawę danych i narzędzia analityczne. W oparciu o TCMIP v1.0 wdrażana jest kompleksowa aktualizacja, obejmująca pięć głównych baz danych i siedem modułów funkcjonalnych. Dzięki integracji systemów i modułów można szybko uzyskać kompleksową analizę wielopoziomowej korelacji sieci interakcji "recepty na zespół chorobowy". Jako inteligentna platforma eksploracji danych, TCMIP v2.0 zapewni solidną podstawę danych i platformę analityczną do ujawnienia naukowych konotacji teorii tradycyjnej medycyny chińskiej i wartości naukowej oryginalnego myślenia w tradycyjnej medycynie chińskiej, podsumowując i dziedzicząc doświadczenie znanych lekarzy, kontrolę jakości tradycyjnej medycyny chińskiej, wyjaśniając zasady działania tradycyjnej medycyny chińskiej, badania i rozwój nowych leków tradycyjnej medycyny chińskiej, w szczególności odkrywanie i optymalizacja nowoczesnych kombinacji leków. Weblink: http://www.tcmip.cn/TCMIP | |
| NetworkAnalyst | Brak | Networkanalyze to internetowa platforma do analizy wizualizacji do analizy ekspresji genów i metaanalizy. Może wykonywać analizę porównawczą, ilościową, różnicową i wzbogacającą ekspresję genów, analizę interakcji białko-białko, analizę integracji wielu zestawów danych, a także może rysować obrazy o wysokiej wartości, takie jak PCA, diagram sieci interakcji białko-białko, mapa cieplna, diagram wulkanu, diagram Wayne'a itp. Weblink: Baza | |
| danych https://www.networkanalyst.ca/NetworkAnalyst/ PubMed | Narodowe Centrum Informacji Biotechnologicznej w Stanach Zjednoczonych (NCBI) | Baza danych Pubmed to baza danych literatury biomedycznej prowadzona przez National Library of Medicine (NLM) w Stanach Zjednoczonych, mająca na celu dostarczanie najnowszych wyników badań medycznych naukowcom, lekarzom, badaczom i studentom na całym świecie. Ta baza danych gromadzi literaturę biomedyczną z całego świata, w tym artykuły w czasopismach, referaty, książki itp. Do tej pory baza danych Pubmed zgromadziła ponad 30 milionów artykułów i jest stale aktualizowana co tydzień. Weblink: | |
| Oprogramowanie https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ R | Ross Ihaka i Robert Gentleman | R to język i środowisko do obliczeń statystycznych i grafiki. Jest to projekt GNU, który jest podobny do języka i środowiska S, które zostało opracowane w Bell Laboratories (dawniej AT& T, obecnie Lucent Technologies) autorstwa Johna Chambersa i współpracowników. R można uznać za inną implementację S. Istnieje kilka istotnych różnic , ale większość kodu napisanego dla S działa niezmieniona pod linkiem internetowym R. : https://www.r-project.org/ | |
| Baza danych i platforma analizy farmakologii systemów tradycyjnej medycyny chińskiej (TCMSP) | Zhejiang Jiuwei Health Co., Ltd | TCMSP to nie tylko repozytorium danych, ale także platforma analityczna dla użytkowników do kompleksowego studiowania Tradycyjnej Medycyny Chińskiej (TCM): w tym identyfikacja składników aktywnych, badania przesiewowe celów leków i generowanie sieci związki-cele-choroby, jak również szczegółowe informacje farmakokinetyczne dotyczące podobieństwa do leku (DL), biodostępności po podaniu doustnym (OB), bariery krew-mózg (BBB), przepuszczalności nabłonka jelitowego (Caco-2), ALogP, frakcjonalnej powierzchni ujemnej (FASA-) i liczby Obligacje H Dawca/Akceptant (Hdon/Hacc). Do tej pory TCMSP przyciągnął szeroką uwagę, a kilka grup opublikowało ponad 10 artykułów, korzystając z naszej bazy danych TCMSP w ciągu około jednego roku. Link internetowy: https://tcmsp-e.com |
Bibliografia
- Alzheimers Dement. Alzheimer's disease facts and figures. Alzheimers Dement. 19 (4), 1598-1695 (2023).
- Xie, L., et al. Electroacupuncture improves M2 microglia polarization and glia anti-inflammation of hippocampus in Alzheimer's disease.....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
