載脂蛋白E(APOE)基因的ε4等位基因是散發(fā)性或晚發(fā)性阿爾茨海默病(AD)的最危險遺傳因素，但介導(dǎo)APOE ε4相關(guān)阿爾茲海默病風(fēng)險的確切機(jī)制尚不清楚，而基于APOE的阿爾茲海默病治療也尚未實(shí)現(xiàn)。
美國的多個研究機(jī)構(gòu)合作在《Science Advances》(中科院JCR一區(qū)，IF:14.136 )上發(fā)表了題為“A brain proteomic signature of incipient Alzheimer's disease in young APOE ε4 carriers identifies novel drug targets”的研究論文。文章通過分析和比較不同隊列的阿爾茲海默病患者腦組織的蛋白組學(xué)結(jié)果，描畫了AD的蛋白組學(xué)特征，并在進(jìn)一步的實(shí)驗中找到了可用于早期AD治療的潛在靶點(diǎn)。
發(fā)現(xiàn)階段的顳下回(ITG)和額中回(MFG)腦區(qū)組織的分組詳情
1. AD：
（1）BLSA隊列：31個AD和19個對照
（2）ROS隊列：31個AD和22個對照
2. 早期AD：YAPS隊列：18個APOE ε4+ 和18個APOE ε4-
研究結(jié)果
第一階段研究結(jié)果
（1）AD患者的蛋白組學(xué)特征
作者比較了ROS和BLSA隊列中AD個體和對照組的腦部顳下回(ITG)和額中回(MFG)的蛋白表達(dá)情況。在BLSA隊列，分別在ITG和MFG中鑒定出0個和254個差異蛋白。在ROS隊列中，分別在ITG和MFG中鑒定出了244個和4個差異蛋白。BLSA和ROS隊列交集得到120個蛋白。在這120種蛋白中，84種蛋白下調(diào)，34種蛋白上調(diào)。
（2）早期AD患者的蛋白組學(xué)特征
在ROS和BLSA隊列中均差異變化的120個蛋白和YAPS隊列（早期AD）的APOE ε4+ 比APOE ε4-組取交集，分別在顳下回(ITG)和額中回(MFG)腦區(qū)各得到16個和14個共有的差異蛋白，共計25個唯一蛋白。這些蛋白經(jīng)過進(jìn)一步的分析驗證，確認(rèn)為早期AD患者的特征蛋白。通路富集分析顯示，這25個特征蛋白富集在細(xì)胞因子信號、酪氨酸激酶信號、細(xì)胞遷移和其他信號通路。蛋白-蛋白相互作用分析（PPI）發(fā)現(xiàn)了STAT3、FYN和YES1是中心節(jié)點(diǎn)蛋白。
進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，早期AD患者的蛋白組學(xué)特征與嚴(yán)重的AD病理相關(guān)，與發(fā)展為AD前的認(rèn)知表現(xiàn)相關(guān)。對YAPS隊列利用GSEA分析發(fā)現(xiàn)，在ITG或MFG中發(fā)現(xiàn)了44個顯著富集的基因集，其中17個也在BLSA或ROS隊列中富集。這些基因集中的大多數(shù)（44中的41個）過表達(dá)，表明年輕APOE ε4攜帶者中這些通路及其生物學(xué)功能上調(diào)。這些結(jié)果表明了多種生物學(xué)功能的改變，包括鈣信號、突觸傳遞、胰島素信號、免疫反應(yīng)和細(xì)胞-細(xì)胞粘附。
第二階段研究結(jié)果
（1）WB和免疫組化初步驗證早期AD特征蛋白
使用WB在3xTg-AD轉(zhuǎn)基因AD小鼠模型的腦勻漿中驗證了25個AD早期特征中的6個蛋白，有3個蛋白在3xTg-AD模型小鼠的大腦水平相對于野生型有顯著改變，其中在38-40周齡轉(zhuǎn)基因小鼠中，轉(zhuǎn)基因小鼠的DUSP3和STAT3蛋白水平高于WT，而在83-136周齡轉(zhuǎn)基因小鼠中，轉(zhuǎn)基因小鼠的DUSP3和TOP1蛋白水平低于WT。在BLSA隊列的AD和對照組的MFG腦組織樣本中再次用WB驗證前述的6個蛋白，僅有2個蛋白在AD組對比對照組發(fā)生了顯著改變，其中AD中FYN水平降低，LGALS8水平升高。
免疫組化檢測蛋白的亞細(xì)胞定位：DUSP3可能位于興奮性和抑制性皮質(zhì)神經(jīng)元的突觸后過程。LGALS8可能主要位于神經(jīng)元溶酶體。
與公開的人顳葉皮層大腦樣本的蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)相比，25個AD早期特征蛋白中有21種被定量，其中12個蛋白在AD和對照組樣本中有差異表達(dá)。與公開的5xFAD小鼠模型的腦皮質(zhì)樣本的蛋白質(zhì)組學(xué)結(jié)果相比，25個早期AD特征蛋白中有21個被定量到，其中6個蛋白在6個月齡的小鼠模型中與WT相比差異表達(dá)。與背外側(cè)前額葉皮層樣本的抑制性和興奮性神經(jīng)元的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組結(jié)果相比，25個早期AD特征蛋白基因中分別有22個和23個被定量到，分別各有19個在AD和對照組樣本差異表達(dá)。
第三階段研究結(jié)果——篩選早期AD的藥物靶點(diǎn)
作者使用了基于細(xì)胞培養(yǎng)的表型分析來尋找早期AD的藥物靶點(diǎn)。最終發(fā)現(xiàn)，STAT3抑制劑C188-9挽救了三種AD表型：脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的神經(jīng)炎癥、tau蛋白磷酸化和β淀粉樣蛋白分泌。YES1/FYN抑制劑dasatinib（達(dá)沙替尼）挽救了一種AD表型：tau蛋白磷酸化。
研究總結(jié)
作者通過蛋白質(zhì)組學(xué)檢測多個人類隊列AD腦組織和正常腦組織相比異常變化的蛋白，共分析找出25個早期AD的特征蛋白。隨后，通過在AD轉(zhuǎn)基因小鼠模型驗證以及與多個公開的人類AD、AD小鼠模型的蛋白組學(xué)結(jié)果和神經(jīng)元單細(xì)胞測序結(jié)果比較，進(jìn)一步驗證了25個特征蛋白的可靠性。最后，作者通過基于細(xì)胞培養(yǎng)的表型分析找到個蛋白STAT3、YES1/FYN或可以作為早期AD治療的靶點(diǎn)。總體，作者的研究為針對該疾病的早期分子驅(qū)動因素的有效干預(yù)措施鋪平道路。
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