中大新聞網(wǎng)訊（通訊員劉夢(mèng)圓）近日，中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院黎明濤教授團(tuán)隊(duì)在Neurobiology of Disease（中科院1區(qū)）發(fā)表了題為“Cell type- and region-specific translatomes in an MPTP mouse model of Parkinson's disease”的研究論文。該研究首次構(gòu)建并分析了帕金森病小鼠模型發(fā)病早期階段黑質(zhì)-紋狀體多巴胺神經(jīng)元、小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞的翻譯圖譜。
帕金森病(Parkinson's disease, PD)是全球第二大神經(jīng)退行性疾病，其病理特征是中腦黑質(zhì)-紋狀體通路多巴胺能神經(jīng)元選擇性、進(jìn)行性死亡，伴相關(guān)腦區(qū)膠質(zhì)細(xì)胞激活。目前臨床上主要以多巴胺的前體藥物左旋多巴進(jìn)行替代治療，但治療3-5年后療效減退，尚無(wú)可延緩疾病進(jìn)展的藥物，無(wú)法逆轉(zhuǎn)黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)元的退變。開(kāi)展多巴胺神經(jīng)元死亡機(jī)制研究，確立有效治療靶點(diǎn)，具有重要的科學(xué)意義和社會(huì)價(jià)值。
近期的單細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄組研究為解析帕金森病的細(xì)胞類(lèi)型特異性發(fā)病機(jī)制提供了有價(jià)值的資源。但由于大多數(shù)患者的樣本來(lái)自晚期病人的尸檢組織，其轉(zhuǎn)錄組可能無(wú)法提供關(guān)于神經(jīng)退行性早期分子事件的信息。因此，在帕金森病動(dòng)物模型中全面分析細(xì)胞類(lèi)型特異性基因表達(dá)譜具有重要的補(bǔ)充價(jià)值。
翻譯核糖體親和純化結(jié)合RNA測(cè)序（TRAP-seq）可提供高靈敏度的細(xì)胞類(lèi)型特異性基因表達(dá)譜，且可避免組織固定、單細(xì)胞分離等操作。該技術(shù)獲得的翻譯mRNA水平與蛋白質(zhì)表達(dá)水平更接近。在整體動(dòng)物模型研究中，通過(guò)RiboTag小鼠與表達(dá)細(xì)胞類(lèi)型特異性 Cre 重組酶的小鼠雜交，可獲得細(xì)胞類(lèi)型特異的HA標(biāo)記核糖體亞單位蛋白R(shí)pl22的基因修飾工具鼠，解剖分離特定組織進(jìn)行TRAP-seq，可獲得特定組織、特定細(xì)胞類(lèi)型的翻譯組數(shù)據(jù)。
本研究中，研究團(tuán)隊(duì)利用RiboTag小鼠，在MPTP誘導(dǎo)的小鼠PD模型的早期階段獲取了細(xì)胞類(lèi)型（多巴胺神經(jīng)元、小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞）和腦區(qū)（黑質(zhì)、紋狀體）特異性的翻譯組圖譜。多巴胺神經(jīng)元特異性的翻譯組顯示鞘糖脂合成通路是MPTP處理的小鼠中顯著下調(diào)的通路，其中ST8Sia6是與糖鞘脂合成有關(guān)的一個(gè)關(guān)鍵下調(diào)基因。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步利用帕金森病患者尸檢腦組織證實(shí)其在黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)元表達(dá)下調(diào)。在小鼠黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)元中過(guò)表達(dá)ST8Sia6具有抗炎和神經(jīng)保護(hù)作用，提示多巴胺神經(jīng)元鞘糖脂通路異?？赡芡ㄟ^(guò)促進(jìn)神經(jīng)免疫炎癥發(fā)生介導(dǎo)神經(jīng)退化。膠質(zhì)細(xì)胞特異性的翻譯組顯示黑質(zhì)中的膠質(zhì)細(xì)胞比紋狀體中的膠質(zhì)細(xì)胞表現(xiàn)出更強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)，并確定干擾素γ（IFNG）是小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的最上游調(diào)節(jié)因子。通過(guò)比較兩種膠質(zhì)細(xì)胞核兩個(gè)腦區(qū)，我們證明了黑質(zhì)小膠質(zhì)細(xì)胞是主導(dǎo)產(chǎn)生促炎癥作用的細(xì)胞。本研究揭示了黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)元的鞘糖脂代謝途徑參與帕金森病神經(jīng)免疫炎癥和神經(jīng)退變，并為闡明帕金森病的發(fā)病機(jī)制提供了新的數(shù)據(jù)來(lái)源。
RiboTag小鼠原理及MPTP模型翻譯組圖譜構(gòu)建流程
中山醫(yī)學(xué)院黎明濤教授和馬珊珊副教授為本論文的共同通訊作者，特聘副研究員黃巧瑩和碩士生陳聰敏為本文共同第一作者。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃、廣州市科技計(jì)劃的支持。
