Este estudo analisou transcriptomas de núcleo único de trinta e três indivíduos com doença de Alzheimer (DA), revelando DEGs específicos do sexo em células gliais. A análise de enriquecimento funcional destacou as vias sinápticas, neurais e relacionadas a hormônios. Genes-chave, ou seja, NLGN4Y e seus reguladores, foram identificados, e potenciais candidatos terapêuticos para DA específica de gênero foram propostos.
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Artigo de método
Identificação de biomarcadores para especificidade de gênero da doença de Alzheimer com base nos perfis de transcriptoma glial
* These authors contributed equally
Neste artigo
Resumo
Resumo
Muitos biomarcadores específicos do sexo foram recentemente revelados na doença de Alzheimer (DA); no entanto, células gliais cerebrais raramente foram relatadas. Este estudo analisou 220.095 transcriptomas de núcleo único do córtex frontal de trinta e três indivíduos com DA no banco de dados GEO. Genes diferencialmente expressos específicos do sexo (DEGs) foram identificados em células gliais, incluindo 243 em astrócitos, 1.154 em microglia e 572 em oligodendrócitos. As análises de anotação funcional da Gene Ontology (GO) e as análises de enriquecimento da via da Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) revelaram concentração funcional nas vias sinápticas, neurais e relacionadas a hormônios. A rede de interação proteína-proteína (PPI) identificou MT3, CALM2, DLG2, KCND2, PAKACB, CAMK2D e NLGN4Y em astrócitos, TREM2, FOS, APOE, APP e NLGN4Y na microglia e GRIN2A, ITPR2, GNAS e NLGN4Y em oligodendrócitos como genes-chave. NLGN4Y foi o único gene compartilhado pelas três glias e foi identificado como o biomarcador para a especificidade de gênero da DA. A rede correguladora do fator de transcrição gênica (TF)-miRNA identificou os principais reguladores para NLGN4Y e seus TCMs alvo. Ecklonia kurome Okam (Kunbu) e Herba Ephedrae (Mahuang) foram identificados, e os efeitos dos ingredientes ativos na DA foram exibidos. Finalmente, a análise de enriquecimento de Kunbu e Mahuang sugeriu que eles podem atuar como candidatos terapêuticos para a especificidade de gênero da DA.
Introdução
A doença de Alzheimer (DA) é uma doença global com alta incidência, sendo responsável por 60%-80% das demências1. Apesar de sua alta incidência, a patogênese mecanicista da DA não está claramente delineada e não houve terapêutica eficaz até o momento2. As principais patologias na DA foram identificadas como atrofia neuronal e acúmulo de detritos patológicos, principalmente a proteína Tau associada a microtúbulos e β-amilóide (Aβ)3,4. A patogênese da DA está associada a autofagia anormal, estresse oxidativo, disfunção mitocondrial, inflamação e distúrbio do metabo....
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Protocolo
As etapas 2 a 9 da análise foram implementadas usando o software R (ver Figura Suplementar 1 e Arquivo Suplementar 1), enquanto as etapas restantes foram executadas nas plataformas online. Os detalhes dos bancos de dados usados neste protocolo (juntamente com os links da web) são fornecidos na Tabela de Materiais.
1. Aquisição de dados
- Acesse o banco de dados Gene Expression Omnibus (GEO) disponível publicamente no Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia.
- Pesquise os dados GEO chamados Doença de Alzheimer na c....
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Resultados
Análise de SnRNA-seq de perfis de transcriptoma glial frontal e anotação de tipos de células
No total, foram obtidos 220.095 núcleos e 32.077 genes no córtex frontal de 17 DA masculinas e 17 femininas (Figura 1A). O gráfico UMAP visualizou o total de transcriptomas frontais de núcleos únicos exibindo tipos distintos de núcleos após a análise de redução de dimensão (Figura 1B). Foram mostrados números totais de núcleos anotados capturados por .......
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Discussão
A especificidade de gênero foi identificada na epidemiologia, patologia e manifestação clínica da DA19. Aqui, confirmamos o potencial mecanismo patológico do "eixo hormônio-sinapse-neurônio" a partir de genes gliais específicos de gênero e vias relacionadas em pacientes com DA. NLGN4Y foi o único gene compartilhado nas três glias e foi escolhido como o biomarcador para a especificidade de gênero da DA. TF e miRNAs que regulam NLGN4Y estavam fortemente ligados a diferenças de gênero e ao desenvolvi.......
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Divulgações
Não há conflito de interesse neste manuscrito, e todos os autores aprovaram a submissão para publicação.
Agradecimentos
Os autores são gratos a Jessica S Sadick, Michael R O'Dea, Philip Hasel, etc., por fornecer o GSE167490 conjunto de dados. Os autores apreciam que Faten A Sayed, Lay Kodama, Li Fan, etc., ofereçam o GSE183068 conjunto de dados. Os autores agradecem a Shuqing Liu pela ajuda na análise de dados e a Wen Yang por fornecer a plataforma de análise de dados. Este estudo foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (82174511), Universidade de Medicina Tradicional Chinesa de Chengdu, Apricot Grove Scholars, Programa de Aprimoramento de Pesquisa de Talentos de Disciplina (QJJJ2022001), Programa de Talentos de Revitalização de LiaoNing (XLYC 1807083), Fundo d....
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Database | |||
| Coremine Medical Database | Desenvolvido em conjunto pela Noruega, a Academia Chinesa de Ciências, a Academia Chinesa de Ciências Médicas, a Biblioteca Médica Nacional dos Estados Unidos e outras instituições | Quando você explora conceitos no CoreMine Medical, você acessa um banco de dados estruturado para relacionar conceitos importantes, classificados por relevância estatística, ao seu tópico. Por exemplo, se você digitar "doença de Alzheimer", além de recuperar documentos e recursos que discutem a doença, poderá visualizar redes e listas que mostram como seu conceito de consulta está relacionado a outros conceitos biomédicos. Isso fornece uma visão geral dos conceitos relacionados à sua pesquisa, além de ser uma interface para navegar pelas informações sobre esses conceitos. Weblink: https://coremine.com/medical/ | |
| Gene Expression Omnibus (GEO) | National Center for Biotechnology Information nos Estados Unidos (NCBI) | O GEO é um repositório público de dados de genômica funcional que suporta envios de dados compatíveis com MIAME. Dados baseados em matriz e sequência são aceitos. São fornecidas ferramentas para ajudar os usuários a consultar e baixar experimentos e perfis de expressão gênica selecionados. Weblink: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/ | |
| Plataforma de Pesquisa Integrativa Baseada em Farmacologia da Medicina Tradicional Chinesa (TCMIP, versão: 2.0) | Nenhum | Introdução à Plataforma Integrada de Pesquisa Computacional em Rede Baseada em Farmacologia para Medicina Tradicional Chinesa [TCMIP v2.0], http://www.tcmip.cn/ ) É uma mineração de dados inteligente plataforma baseada na base de dados online da Enciclopédia de Medicina Tradicional Chinesa (ETCM), que integra serviços de gestão de big data médico e computação farmacológica. Tem como objetivo revelar a conotação científica da teoria da medicina tradicional chinesa e o valor científico do pensamento original na medicina tradicional chinesa, resumir e transmitir a experiência de médicos famosos, controlar a qualidade da medicina tradicional chinesa, explicar os princípios da ação da medicina tradicional chinesa, pesquisa e desenvolvimento da nova medicina chinesa, especialmente a descoberta e otimização de combinações modernas de medicamentos, Forneça uma base sólida de dados e ferramentas analíticas. Com base no TCMIP v1.0, uma atualização abrangente é implementada, incluindo cinco bancos de dados principais e sete módulos funcionais. Por meio da integração do sistema e da integração do módulo, uma análise abrangente da correlação multinível da rede de interação "prescrição da síndrome da doença" pode ser alcançada rapidamente. Como uma plataforma inteligente de mineração de dados, o TCMIP v2.0 fornecerá uma forte base de dados e plataforma de análise para revelar a conotação científica da teoria da medicina tradicional chinesa e o valor científico do pensamento original na medicina tradicional chinesa, resumindo e herdando a experiência de médicos famosos, controle de qualidade da medicina tradicional chinesa, elucidando os princípios da ação da medicina tradicional chinesa, pesquisa e desenvolvimento de novos medicamentos da medicina tradicional chinesa, especialmente descoberta e otimização de combinações modernas de medicamentos. Weblink: http://www.tcmip.cn/TCMIP | |
| NetworkAnalyst | Nenhum | Networkanalyze é uma plataforma de análise de visualização online para análise de expressão gênica e meta-análise. Ele pode realizar análises comparativas, quantitativas, diferenciais e de enriquecimento da expressão gênica, análise de interação proteína-proteína, análise de integração de vários conjuntos de dados e também pode desenhar imagens de alto valor, como PCA, diagrama de rede de interação proteína-proteína, mapa de calor, diagrama de vulcão, diagrama de Wayne, etc. Weblink: banco de | |
| dados https://www.networkanalyst.ca/NetworkAnalyst/ PubMed | National Center for Biotechnology Information nos Estados Unidos (NCBI) | O banco de dados Pubmed é um banco de dados de literatura biomédica mantido pela National Library of Medicine (NLM) nos Estados Unidos, com o objetivo de fornecer os resultados mais recentes de pesquisas médicas para cientistas, médicos, pesquisadores e estudantes em todo o mundo. Este banco de dados coleta literatura biomédica de todo o mundo, incluindo artigos de periódicos, artigos, livros, etc. Até o momento, a base de dados Pubmed coletou mais de 30 milhões de artigos e é continuamente atualizada a cada semana. Weblink: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ | |
| R software | Ross Ihaka e Robert Gentleman | R é uma linguagem e ambiente para computação estatística e gráficos. É um projeto GNU que é semelhante à linguagem e ambiente S que foi desenvolvido na Bell Laboratories (anteriormente AT& T, agora Lucent Technologies) por John Chambers e colegas. R pode ser considerado como uma implementação diferente de S. Existem algumas diferenças importantes, mas muito do código escrito para S é executado inalterado em R. Weblink: https://www.r-project.org/ | |
| Plataforma de Análise e Banco de Dados de Farmacologia de Sistemas de Medicina Tradicional Chinesa (TCMSP) | Zhejiang Jiuwei Health Co., Ltd | TCMSP não é apenas um repositório de dados, mas também uma plataforma de análise para os usuários estudarem de forma abrangente as Medicinas Tradicionais Chinesas (MTC): incluindo a identificação de componentes ativos, triagem de alvos de medicamentos e geração de redes compostos-alvos-doenças, bem como as informações farmacocinéticas detalhadas de medicamentos envolvendo semelhança com medicamentos (DL), biodisponibilidade oral (OB), barreira hematoencefálica (BBB), permeabilidade epitelial intestinal (Caco-2), ALogP, área de superfície negativa fracionária (FASA-) e número de Ligação H doador/aceitador (Hdon/HACC). Até agora, o TCMSP atraiu ampla atenção e vários grupos publicaram mais de 10 artigos usando nosso banco de dados TCMSP em cerca de um ano. Weblink: https://tcmsp-e.com |
Referências
- 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.....
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Reimpressões e permissões
