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Sci. Adv.(IF=13.6):神经元循环囊泡的miRNA改变与精神分裂症疾病严重程度相关

Sci. Adv.(IF=13.6):神经元循环囊泡的miRNA改变与精神分裂症疾病严重程度相关

  • 分类:华盈视角
  • 作者:绿野
  • 来源:标志物研究俱乐部

【概要描述】神经元来源囊泡中miRNA特征指标可用于认知亚型区分

Sci. Adv.(IF=13.6):神经元循环囊泡的miRNA改变与精神分裂症疾病严重程度相关

【概要描述】神经元来源囊泡中miRNA特征指标可用于认知亚型区分

  • 分类:华盈视角
  • 作者:绿野
  • 来源:标志物研究俱乐部
  • 发布时间:2023-12-26 15:15
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脑疾病的生物标志物可用于疾病早期干预和精准医疗,然而考虑到技术和伦理方面的挑战,活体脑组织取样进行活检是不可行的。循环血液样本中的细胞外囊泡(EVs)可作为标志物研究的主体,但存在来源异质性的一大特点。鉴于EVs的内容物在一定程度上可以反映其来源细胞的分子组成,对于一些脑部疾病,如果能从血液样本中分离神经元来源EVs并分析其内容物,对标志物的开发来说无疑是一种新的研究思路。2023年12月,Sci. Adv.(IF=13.6)发表了一篇题为“miRNA cargo in circulating vesicles from neurons is altered in individuals with schizophrenia and associated with severe disease”的研究文章,测定了血清神经元 EVs中的 miRNA,发现精神分裂症受试者miRNA 失调,miRNA特征指标不仅可用于认知亚型区分,还为精神分裂症患者的神经调节环境提供了新的见解。

该研究主要内容包括:

①通过MAP1B免疫分离血清中神经元来源EVs。

②神经元来源EVs中miRNA测序分析,其中非精神病对照(n=256),精神分裂症SZ(n=221),包括认知缺陷CD(n=111)和认知幸免CS(n=110)。

③差异miRNA功能分析。

 |   研究结果

1、神经元EVs miRNA测序分析

对血清神经元EVs进行miRNA测序分析,发现miRNA发生改变。与非精神病学对照组相比,11个miRNA在精神分裂症认知缺陷(CD)中存在差异,与精神分裂症认知幸免(CS)相比,5个miRNA在CD中存在差异。相比之下,与非精神病学对照组相比,没有观察到miRNA在CS中差异表达。

图1 血清神经元EVs中miRNA分析

进一步探究不同亚型的精神分裂症(CD和CS)在难治性精神分裂症(TRS)和早发性精神分裂症(EOS)中的存在占比,发现CD患者比CS患者更有可能被指定为TRS。与非TRS组相比,TRS组中有7个差异miRNA,且与精神分裂症认知亚型分析中的差异miRNA非常相似。为进一步增加TRS相关分子范围,研究者把非精神病学对照组作为非TRS纳入分析,得到类似结果,在TRS中发现了同样六个表达增加的miRNA (miR-1246, miR-5100, miR-7704, miR-4521, miR-203a-3p和miR-3178)。

图2 TRS患者血清神经元源性EVs中miRNA差异分析

对于各组之间的差异miRNA,研究人员观察到几个重叠指标,其中miR-1246差异表达非常一致,在所有组中表达增加。第二组miRNA (miR-4521、miR5100和miR-7704)在三个分组中是一致的,其次是miR-203a-3p、miR-3178、miR-451a和miR-486-5p,在两个分组中是一致的。

图3  精神分裂症中差异miRNA

2、差异miRNA的功能分析

为了深入了解差异miRNA的功能意义,对miRNA的靶基因进行预测,发现突触基因和神经元生物学过程的注释富集。研究人员进一步测试了靶基因是否富含与精神分裂症遗传相关的基因,通过该疾病全基因组关联研究(GWAS)的遗传变异进行索引,观察到三个miRNA相关基因集与精神分裂症相关。

图4 与精神分裂症患者miRNA失调相关的基因集

最后,由于CD患者中miRNA改变较大,研究者对CD相关miRNA靶基因进行通路分析,发现了很多神经系统通路,包括胆碱能突触、BDNF信号通路、EPO信号通路和reelin信号通路等。

图5 认知缺陷相关的miRNA靶基因信号通路富集分析

|   总结与讨论

特定来源EVs的富集

虽然已有研究报道探索了L1CAM作为神经元EVs表面标记物的作用,但最近的数据表明,L1CAM能以可溶性形式存在血液当中。该研究团队之前的研究结果显示MAP1B在神经元释放的外泌体和人类额叶皮质的外泌体中被大量检测到,并在神经元中作为跨膜蛋白表达,可以作为神经元来源外泌体富集的标签。因此,在这项研究中,研究人员首次使用MAP1B对血清EVs进行免疫分离以获得神经元源性EVs,并对外周循环中分离的神经元源性EVs进行miRNA。

对于特定来源EVs富集来说,如何选择确定一个特异性的富集maker尤其关键。目前有两种研究思路,一种是通过大量调研相关文献锁定候选指标,并通过多类型样本验证其特异性,以确定是否可用于特定来源EVs富集。另外一种思路就是从目的组织出发,通过组学分析并结合公共组织数据进行验证,最终锁定特定来源EVs免疫富集指标。

认知症状是精神分裂症的核心特征,也是预后不良的关键预测因素,因为目前的药物治疗对认知阴性症状的改善程度不如阳性症状,而且会导致更大的功能损害。研究人员通过miRNA测序对血清神经元EVs进行了分析,发现精神分裂症相关的miRNA丰度变化表明,血清神经元来源EVs在一定程度上揭示了疾病相关细胞类型(神经元)的疾病相关miRNA谱。与精神分裂症疾病严重程度相关的神经元EVs miRNA特征指标,可用于认知亚型区分。精神分裂症认知缺陷(CD)受试者miRNA失调程度更大,更有可能出现严重的疾病,如难治性精神分裂症(TRS),这些发现为精神分裂症患者的神经调节环境提供了新的见解。

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|   相关文献

Barnett MM, Reay WR, et al. miRNA cargo in circulating vesicles from neurons is altered in individuals with schizophrenia and associated with severe disease. Sci Adv. 2023.

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