国自然申报系列讲座第五场
丁香通联合青椒医学将于 2024 年 7 月 24 日 19:00 为大家带来主题「如何从多组学寻找国自然创新课题的设计思路，提升课题高度」，点击下方「预约」即可快速报名。
课程要点：
1. 从代谢组、转录组等角度寻找国自然创新课题的设计思路；
2. 多组学联合分析提升国自然课题高度；
3. 免疫联合单细胞分析让项目更具竞争优势；
4. 多组学中标项目赏析
今天小编为大家分享一篇发布于 Nature Neuroscience（IF：21.2），题为「Peripheral apoE4 enhances Alzheimer’s pathology and impairs cognition by compromising cerebrovascular function」的文章。该研究由美国佛罗里达州杰克逊维尔梅奥诊所神经科学系 Guojun Bu 教授带领团队发表。研究揭示了外周 apoE 的不同亚型对 AD 的发病机制和认知功能的不同影响，外周 apoE4 可能损害脑血管功能和认知行为，而 apoE3 对脑功能发挥有益作用。作者开发细胞类型特异性和可诱导表达 apoE3 或 apoE4 的小鼠模型，生成在肝脏中表达人 apoE3 或 apoE4 基因的小鼠（iE3 和 iE4 小鼠），与敲除 apoE 的小鼠对比来观测外周 apoE 对大脑功能的影响。图 1a-j 发现 apoE 蛋白均在 Alb-Cre+小鼠肝脏中表达并分泌到血液中，且在大脑中无法检测到 apoE 蛋白。图 1 h-k 中的行为和电生理研究、恐惧条件反射测试评估、焦虑行为、运动活动和运动协调等数据显示，与对照组相比，外周 apoE3 具有有益作用，而外周 apo E4 具有毒性作用，会在缺乏脑 apoE 的情况下损害大脑功能。图 1. 肝脏 apoE3 和 apoE4 对大脑认知功能的不同影响接下来作者对小鼠的脑血管通透性、血脑屏障完整性、大脑皮质小动脉、毛细血管和小静脉中的脑血流速度进行了检测。通过白蛋白免疫染色、双光子成像等手段（图 2a-f）发现 apoE4 在外周的表达可能通过损害脑血管完整性和功能对大脑功能产生负面影响。图2 g-j 可以看到 iE3/Cre+和 iE4/Cre+小鼠的神经胶质增生的变化，证明 apoE4 在外周的表达会引起血脑屏障功能障碍和血管相关胶质增生。图 2.apoE4 肝特异性表达导致相关的脑血管完整性受损和星形胶质细胞增生3. 外周 apoE4 促进内皮细胞免疫反应并增加血管相关胶质增生作者通过对从 iE3/Cre 和 iE4/Cre 小鼠脑中分离富集血管细胞的细胞群进行 scRNA 序列分析（图 3a），来探究肝脏表达的 apoE 亚型如何影响胶质血管单位内的转录组学变化。图 3b-e 表明外周 apoE4 表达导致血管周围星形胶质细胞末端和胶质血管单位内炎症反应相关基因的转录变化，而外周 apoE3 表达可以调节星形胶质细胞能量稳态、细胞代谢和脑免疫应答相关基因的转录组学改变。作者通过免疫染色、原位杂交等检测手段（图 4a-e），发现外周的 apoE4 促进大脑内皮细胞免疫反应，同时增加血管相关胶质增生，这可能损害屏障完整性和脑血管功能。图 3. 富含血管的 scRNA 序列显示星形胶质细胞末端减少，与 apoE4 肝特异性表达相关的免疫应答增加图 4.apoE4 肝特异性表达相关脑内皮细胞中的转录特征为确定介导 apoE 亚型对脑血管和脑功能的潜在影响因素，作者对来自 iE3/Cre 和 iE4/Cre 小鼠血浆进行蛋白质组学分析（图 5a-f），确定了 20 个共表达模块，其中两个与 apoE3 显著相关，而 apoE4 与血浆血管紧张素原（Agt）、IL-1α 等密切相关。图 5. 血浆蛋白网络中 ApoE 亚型特异性变化及与血管相关途径关联作者将来自幼年 apoE3 或 apoE4 小鼠的血浆静脉注射到老年野生型小鼠后，再对其进行情境恐惧条件反射测试，评估发现幼年 apoE4 小鼠血浆会加剧 BBB 泄漏，而幼年 apoE3 小鼠血浆会改善 BBB 的完整性（图 6a-e），证明幼年血浆以 apoE 亚型依赖的方式影响大脑认知和 BBB 功能。图 6.apoE3 和 apoE4 年轻血浆对老年小鼠脑血管完整性和认知功能的不同影响6. 外周 apoE 亚型对脑淀粉样蛋白的差异影响为探究外周 apoE 亚型是否影响体内淀粉样蛋白发病机制和 AD 相关通路，作者在 apoE KO 背景下，用过表达淀粉样前体蛋白（APP）和早老素（PS1）的小鼠培育肝脏特异性 apoE3 和 apoE4 小鼠，以检测其对淀粉样病变的影响。发现肝脏中 apoE3 表达受到抑制，而 apoE4 表达增强了淀粉样病变（图 7a-f），表明肝脏表达的 apoE 亚型对淀粉样病变和相关胶质增生有不同影响。图 7. 肝脏表达的 apoE3 和 apoE4 对 Aβ 斑块沉积和相关神经炎症的不同作用作者通过转录组学分析、单细胞测序、蛋白质组学分析等手段发现外周 apoE3 对大脑发挥有益作用，而外周 apoE4 通过多种途径增加 AD 患病风险。作者阐明了脑血管功能的潜在 apoE 亚型依赖机制，未来还将探索具有特定 apoE 基因型（如 apoE2/3 和 apoE3/3）的青年人血浆对 apoE4 模型小鼠认知功能的治疗潜力。
国自然申报系列讲座第五场
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| 青椒医学国自然资深讲师，同济大学分子生物学专业博士，科研方向为细胞死亡和肿瘤代谢，参与指导国自然面上、青年、地区以及省自然、市级课题等多类项目，目前国自成功数量 21 个（截至 2023 年度）。善于结合已有研究成果、生信分析数据或测序数据进一步设计出高分创新思路，注重突破和创新。有着丰富的国自然创新思路设计和标书撰写经验，对蛋白质的翻译后修饰、分子间的调控机制以及细胞表型间的串扰有着深刻的见解。发表 SCI 情况：Journal of Clinical Investigation，2021. Redox Biology，2023. Free Radical Biology and Medicine，2023. |
课程要点
1. 从代谢组、转录组等角度寻找国自然创新课题的设计思路； 2. 多组学联合分析提升国自然课题高度； 3. 免疫联合单细胞分析让项目更具竞争优势； 4. 多组学中标项目赏析
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