מחקר זה ניתח תעתיקי גרעינים בודדים של שלושים ושלושה אנשים עם מחלת אלצהיימר (AD), וחשף DEGs ספציפיים למין בתאי גלייה. ניתוח העשרה תפקודית הדגיש מסלולים סינפטיים, עצביים והורמונליים. זוהו גנים מרכזיים, כלומר NLGN4Y והרגולטורים שלו, והוצעו מועמדים טיפוליים פוטנציאליים לאלצהיימר ספציפי למגדר.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
זיהוי סמן ביולוגי לספציפיות מגדרית של מחלת אלצהיימר בהתבסס על פרופילי שעתוק גליה
* These authors contributed equally
במאמר זה
סיכום
תקציר
סמנים ביולוגיים רבים ספציפיים למין התגלו לאחרונה במחלת אלצהיימר (AD); עם זאת, תאי גליה מוחיים דווחו רק לעתים רחוקות. מחקר זה ניתח 220,095 תעתיקי גרעינים בודדים מקליפת המוח הקדמית של שלושים ושלושה אנשים באלצהיימר במסד הנתונים GEO. גנים ספציפיים למין בעלי ביטוי דיפרנציאלי (DEGs) זוהו בתאי גלייה, כולל 243 באסטרוציטים, 1,154 במיקרוגליה ו-572 באוליגודנדרוציטים. ניתוחי ביאור פונקציונלי של Gene Ontology (GO) וניתוחי העשרת מסלולים של Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) חשפו ריכוז תפקודי במסלולים סינפטיים, עצביים והורמונליים. רשת אינטראקציה חלבון-חלבון (PPI) זיהתה MT3, CALM2, DLG2, KCND2, PAKACB, CAMK2D ו-NLGN4Y באסטרוציטים, TREM2, FOS, APOE, APP ו-NLGN4Y במיקרוגליה, ו-GRIN2A, ITPR2, GNAS ו-NLGN4Y באוליגודנדרוציטים כגנים מרכזיים. NLGN4Y היה הגן היחיד המשותף לשלושת תאי הגליה וזוהה כסמן ביולוגי לייחודיות המגדרית של אלצהיימר. רשת קו-רגולציה של גורם שעתוק גנים (TF)-miRNA זיהתה רגולטורים מרכזיים עבור NLGN4Y ו-TCMs היעד שלה. זוהו Ecklonia kurome Okam (Kunbu) ו-Herba Ephedrae (Mahuang), והוצגו ההשפעות של החומרים הפעילים על אלצהיימר. לבסוף, ניתוח העשרה של קונבו ומאהואנג הציע שהם עשויים לשמש כמועמדים טיפוליים לספציפיות מגדרית של אלצהיימר.
מבוא
מחלת אלצהיימר (AD) היא מחלה עולמית עם שכיחות גבוהה, והיא מהווה 60%-80% מהדמנציה1. למרות שכיחותה הגבוהה, הפתוגנזה המכניסטית של אלצהיימר אינה מוגדרת בבירור, ועד כה לא היו טיפולים יעילים2. הפתולוגיות העיקריות באלצהיימר זוהו כאטרופיה עצבית והצטברות של פסולת פתולוגית, בעיקר חלבון טאו הקשור למיקרוטובול, ו-β-עמילואיד (Aβ)3,4. הפתוגנזה של אלצהיימר קשורה לאוטופגיה חריגה, עקה חמצונית, תפקוד לקוי של המיטוכונדריה, דלקת והפרעת מטבוליזם של אנרגיה5. סקרי שכיחות הוכיחו כי שני שלישים מחולי אלצהיימר היו נשים6. הבדלים ספציפיים למין בא....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
שלבים 2 עד 9 של הניתוח יושמו באמצעות תוכנת R (ראה איור משלים 1 וקובץ משלים 1), ואילו שאר השלבים בוצעו בפלטפורמות המקוונות. פרטי מסדי הנתונים המשמשים בפרוטוקול זה (יחד עם קישורי האינטרנט) מסופקים בטבלת החומרים.
1. רכישת נתונים
- גש למסד הנתונים הזמין לציבור של ביטוי גנים אומניבוס (GEO) במרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי.
- חפש את נתוני GEO בשם מחלת אלצהיימר בתיבת החיפוש.
- בחר את האורגניזמים העליונים כהומו ספיינס בצד ימין.
הערה: תוצאות החיפוש היו נתונים על מחלת אלצהיימר בהומו ספיינס.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
ניתוח SnRNA-seq של פרופילי שעתוק גליה קדמית וביאור סוגי תאים
בסך הכול התקבלו 220,095 גרעינים ו-32,077 גנים בקליפת המוח הקדמית של 17 זכרים ואלצהיימר ו-17 נקבות (איור 1A). תרשים UMAP המחיש את סך כל התעתיקים הקדמיים של גרעינים בודדים המציגים סוגים שונים של גרעינים לאחר ניתוח הפחתת ממד (איור 1B). המספרים הכוללים של גרעינים מבוארים שנלכדו לפי מגדר הוצגו, מה שהפך את הסכום הכולל 58,902 אסטרוציטים, 14,265 מיקרוגליה, 77,466 אוליגודנדרוציטים, 3,520 אנד.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
ייחודיות מגדרית זוהתה באפידמיולוגיה, פתולוגיה וביטוי קליני של שנת19 לספירה. כאן, אישרנו את המנגנון הפתולוגי הפוטנציאלי של "ציר הורמון-סינפסה-נוירון" מגנים גליה ספציפיים למין ומסלולים קשורים בחולי אלצהיימר. NLGN4Y היה הגן המשותף היחיד בשלושת תאי הגליה, והוא נבחר כסמן ביולוגי לייחודיות המגדרית של אלצהיימר. TF ו-miRNA המווסתים את NLGN4Y היו קשורים קשר הדוק להבדלים בין המינים ולהתפתחות מערכת העצבים. יתר על כן, ה- TCMs קונבו ומאהואנג נחשבו כבעלי פוטנציאל להשפיע על ציר "הורמון-סינפסה-נוירון" וזוהו כמועמ.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
אין ניגוד עניינים בכתב יד זה, וכל המחברים אישרו את הגשתו לפרסום.
תודות
המחברים אסירי תודה לג'סיקה סדיק, מייקל ר' אודאה, פיליפ הייזל וכו', על שסיפקו את מערך הנתונים GSE167490. המחברים מעריכים כי Faten A Sayed, Lay Kodama, Li Fan וכו ', מציעים את מערך הנתונים GSE183068. המחברים מודים ל-Shuqing Liu על העזרה בניתוח נתונים ול-Wen Yang על אספקת פלטפורמת ניתוח הנתונים. מחקר זה נתמך על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (82174511), אוניברסיטת צ'נגדו לרפואה סינית מסורתית מלגות חורשת משמש, תוכנית שיפור מחקר כישרונות משמעת (QJJJ2022001), תוכנית הכישרונות להתחדשות LiaoNing (XLYC 1807083), קרן לשכת מינהל סצ'ואן לרפואה סינית וצמחי מרפא (2023MS578), פרויקט לאומי להכשרת חדשנות ויזמות לתואר ראשון (202310633003X), ונושאים חדשניים של פרקטיקת מחקר מדעי לסטו....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Database | |||
| Coremine Medical | שפותח במשותף על ידי נורבגיה, האקדמיה הסינית למדעים, האקדמיה הסינית למדעי הרפואה, הספרייה הרפואית הלאומית של ארצות הברית ומוסדות | כאשר אתה חוקר מושגים ב-CoreMine Medical אתה ניגש למסד נתונים המובנה לקשר מושגים חשובים, מדורגים לפי רלוונטיות סטטיסטית, לנושא שלך. לדוגמה, אם תקליד "מחלת אלצהיימר", בנוסף לאחזור מסמכים ומשאבים הדנים במחלה, תוכל להציג רשתות ורשימות המראות כיצד מושג השאילתה שלך קשור למושגים ביו-רפואיים אחרים. זה מספק סקירה כללית של מושגים הקשורים לחיפוש שלך, כמו גם היותו ממשק לניווט במידע על מושגים אלה. Weblink: https://coremine.com/medical/ | |
| Gene Expression Omnibus (GEO) | National Center for Biotechnology Information in the United States (NCBI) | GEO הוא מאגר נתונים גנומי פונקציונלי ציבורי התומך בהגשות נתונים תואמות MIAME. נתונים מבוססי מערך ורצף מתקבלים. כלים מסופקים כדי לעזור למשתמשים לבצע שאילתות ולהוריד ניסויים ופרופילי ביטוי גנים שנאספו. קישור אינטרנט: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/ | |
| פלטפורמת מחקר מבוססת פרמקולוגיה אינטגרטיבית של רפואה סינית מסורתית (TCMIP, גרסה: 2.0) | ללא | מבוא לפלטפורמת המחקר החישובית המשולבת מבוססת פרמקולוגיה לרפואה סינית מסורתית [TCMIP v2.0], http://www.tcmip.cn/) זוהי כריית נתונים חכמה המבוססת על מאגר הנתונים המקוון של האנציקלופדיה לרפואה סינית מסורתית (ETCM), המשלבת שירותי ניהול ביג דאטה רפואי ומחשוב פרמקולוגי. מטרתו לחשוף את הקונוטציה המדעית של תורת הרפואה הסינית המסורתית ואת הערך המדעי של חשיבה מקורית ברפואה הסינית המסורתית, לסכם ולהעביר הלאה את ניסיונם של רופאים מפורסמים, לשלוט באיכות הרפואה הסינית המסורתית, להסביר את עקרונות הפעולה של הרפואה הסינית המסורתית, מחקר ופיתוח של רפואה סינית חדשה, במיוחד גילוי ואופטימיזציה של שילובי תרופות מודרניים, ספק בסיס נתונים חזק וכלים אנליטיים. בהתבסס על TCMIP v1.0, מיושם שדרוג מקיף, הכולל חמישה מסדי נתונים עיקריים ושבעה מודולים פונקציונליים. באמצעות שילוב מערכות ושילוב מודולים, ניתן להשיג במהירות ניתוח מקיף של המתאם הרב-שכבתי של רשת האינטראקציה "מרשם לתסמונת מחלה". כפלטפורמת כריית נתונים חכמה, TCMIP v2.0 תספק בסיס נתונים חזק ופלטפורמת ניתוח לחשיפת הקונוטציה המדעית של תיאוריית הרפואה הסינית המסורתית והערך המדעי של חשיבה מקורית ברפואה הסינית המסורתית, סיכום וירושה של ניסיונם של רופאים מפורסמים, בקרת איכות של הרפואה הסינית המסורתית, הבהרת עקרונות הפעולה של הרפואה הסינית המסורתית, מחקר ופיתוח של תרופות חדשות לרפואה סינית מסורתית, במיוחד גילוי ואופטימיזציה של שילובי תרופות מודרניות. Weblink: http://www.tcmip.cn/TCMIP | |
| NetworkAnalyst | None | Networkanalysis היא פלטפורמת ניתוח ויזואליזציה מקוונת לניתוח ביטוי גנים ומטא-אנליזה. זה יכול לבצע ניתוח השוואתי, כמותני, דיפרנציאלי והעשרה של ביטוי גנים, ניתוח אינטראקציה בין חלבון לחלבון, ניתוח אינטגרציה של מערכי נתונים מרובים, ויכול גם לצייר תמונות בעלות ערך גבוה כגון PCA, דיאגרמת רשת אינטראקציה בין חלבון לחלבון, מפת חום, דיאגרמת הר געש, דיאגרמת וויין וכו'. קישור אינטרנט: https://www.networkanalyst.ca/NetworkAnalyst/ | |
| מסד הנתונים של PubMed | המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי בארצות הברית (NCBI) | מאגר הנתונים של Pubmed הוא מאגר ספרות ביו-רפואית המנוהל על ידי הספרייה הלאומית לרפואה (NLM) בארצות הברית, שמטרתו לספק את תוצאות המחקר הרפואי העדכניות ביותר למדענים, רופאים, חוקרים וסטודנטים ברחבי העולם. מאגר זה אוסף ספרות ביו-רפואית מרחבי העולם, כולל מאמרים בכתבי עת, מאמרים, ספרים וכו'. נכון לעכשיו, מסד הנתונים של Pubmed אסף למעלה מ-30 מיליון מאמרים ומתעדכן באופן רציף מדי שבוע. Weblink: | |
| תוכנת https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ R | רוס איהקה ורוברט ג'נטלמן | R היא שפה וסביבה למחשוב סטטיסטי וגרפיקה. זהו פרויקט של גנו הדומה לשפת ה-S ולסביבה שפותחה במעבדות בל (לשעבר AT& T, כיום Lucent Technologies) על ידי ג'ון צ'יימברס ועמיתיו. R יכול להיחשב כיישום שונה של S. ישנם כמה הבדלים חשובים, אבל הרבה קוד שנכתב עבור S פועל ללא שינוי תחת R. Weblink: https://www.r-project.org/ | |
| Traditional Chinese Chinese Systems Pharmacology Database and Analysis Platform (TCMSP) | Zhejiang Jiuwei Health Co., Ltd | TCMSP הוא לא רק מאגר נתונים, אלא גם פלטפורמת ניתוח למשתמשים ללימוד מקיף של תרופות סיניות מסורתיות (TCM): כולל זיהוי רכיבים פעילים, סינון מטרות תרופות ויצירת רשתות תרכובות-מטרות-מחלות, כמו גם מידע פרמקוקינטי מפורט של תרופות הכולל דמיון לתרופה (DL), זמינות ביולוגית אוראלית (OB), מחסום דם-מוח (BBB), חדירות אפיתל מעי (Caco-2), ALogP, שטח פנים שלילי חלקי (FASA-) ומספר אג"ח H תורם/מקבל (Hdon/Hacc). עד כה, TCMSP משך תשומת לב רחבה ומספר קבוצות פרסמו יותר מ-10 מאמרים באמצעות מסד הנתונים של TCMSP שלנו תוך כשנה. קישור אינטרנט: https://tcmsp-e.com |
מקורות
- 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.....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
