探索性RNA测序揭示拉丁美洲阿尔茨海默病队列的系统性代谢失调：蛋白质代谢与突触信号通路的新见解

《Molecular Neurobiology》：Exploratory RNA Sequencing Reveals Systemic Metabolic Dysregulation in Alzheimer’s Disease: Insights from a Diverse Latin American Cohort

本研究针对阿尔茨海默病(AD)早期诊断难题，通过对哥伦比亚高遗传混合人群开展外周血RNA测序分析，鉴定出399个差异表达基因(DEGs)，发现APOE、MMP2、PPARG、TUBB3等关键基因在蛋白质代谢通路显著富集，TUBB3、CACNA2D1、GABBR2等基因参与化学突触传递异常。多重因子分析(MFA)揭示了代谢功能障碍与认知衰退的分子关联，为缺乏神经影像资源的地区提供了新型生物标志物思路。

　　

在神经退行性疾病研究领域，阿尔茨海默病(Alzheimer's Disease, AD)始终是困扰全球科学家的重大挑战。这种疾病不仅起病隐匿，病理机制复杂，更令人担忧的是，现有诊断手段如脑脊液检测和神经影像学检查在资源有限地区难以普及。尤其值得关注的是，当前大多数分子生物标志物研究都集中在欧洲裔人群，这使得全球范围内不同遗传背景人群的疾病特征研究存在显著空白。

正是在这样的背景下，一项聚焦拉丁美洲人群的创新研究应运而生。这项发表在《Molecular Neurobiology》上的研究，首次对哥伦比亚考卡谷地地区的高遗传混合人群进行了系统性的外周血RNA测序分析。该地区因其悠久的种族融合历史，形成了独特的遗传多样性，但长期以来在基因组研究中代表性不足。

研究人员精心设计了病例对照研究，纳入了41名参与者，其中AD患者14名，认知健康对照27名。两组在年龄、教育程度、性别分布等基本特征上均无显著差异，确保了研究结果的可靠性。通过采集外周血样本并提取RNA，团队采用150-bp双末端测序策略，平均每个样本产生约6000万条 reads，为后续分析提供了高质量数据。

在关键技术方法层面，研究团队主要运用了以下几个核心实验策略：首先采用PAXgene Blood RNA tubes进行样本采集和RNA提取，确保RNA完整性；使用NovaSeq 6000平台进行高通量RNA测序；利用STAR比对软件将 reads 定位到GRCh38.p14人类参考基因组；通过DESeq2进行差异表达基因分析，设定错误发现率(FDR)<0.05和log₂FC≥1为显著性阈值；采用Reactome Pathway Database进行功能富集分析；最后运用多重因子分析(MFA)整合基因表达与神经认知数据。

参与者特征和临床特征

研究结果显示，AD组在功能性活动问卷(FAQ)和功能性评估分期工具(FAST)得分显著高于对照组，表明AD患者存在明显的生活能力下降。神经心理学评估进一步证实，AD组在ACE-R、MoCA、INECO额叶筛查(IFS)等认知测试中表现全面受损，特别是在情景记忆、语言和视觉空间能力方面差异尤为显著。

差异基因表达分析

转录组分析共鉴定出399个差异表达基因，其中378个基因在AD组中上调，21个下调。火山图显示APOE(log₂FC=2.95)、MMP2(log₂FC=3.34)、PPARG(log₂FC=2.00)和TUBB3(log₂FC=2.92)等关键基因显著高表达。

DEGs的功能富集分析

功能富集分析揭示了61个差异表达基因显著富集于蛋白质代谢通路(R-HSA-392499)。同时，化学突触传递通路(R-HSA-112315)也显示显著异常，涉及TUBB3、CACNA2D1、GABBR2、GRIN2A等突触功能相关基因。这些发现提示外周血转录组能够捕捉到AD相关的突触功能障碍信号。

分子和神经认知数据的多变量整合

多重因子分析显示，AD患者与对照组在维度1上明显分离，该维度主要受全局认知和记忆功能驱动。维度2则反映了视觉执行功能变异，与线粒体和代谢调节基因密切相关。这种多维度的关联分析为理解基因表达与临床表现的复杂关系提供了新视角。

研究结论部分强调，这项探索性研究首次在拉丁美洲高遗传混合人群中建立了AD的外周血转录组特征。发现的399个差异表达基因不仅揭示了蛋白质代谢和突触传递通路的显著异常，还通过多变量分析证实了这些分子改变与认知衰退的密切关联。特别值得注意的是，与日本、台湾等地区的研究相比，该研究既发现了一些共通的差异表达基因（如RPS24、RPL7等核糖体蛋白基因），也鉴定出了人群特异性的表达谱，这凸显了在不同祖先背景人群中开展独立研究的重要性。

这项研究的创新价值在于，它突破了传统AD生物标志物研究的地域限制，为资源有限地区提供了可行的分子诊断思路。通过将转录组数据与临床表型深度整合，研究不仅验证了已知的AD相关通路，还发现了可能反映人群特异性的分子特征。然而，研究人员也坦诚指出研究的局限性，包括样本量较小、缺乏独立验证队列、以及无法完全排除混合病理的影响。这些不足正是未来研究需要重点突破的方向。

该研究的真正意义在于为全球阿尔茨海默病研究的均衡发展提供了重要范例。它证明，即使在资源相对有限的条件下，通过精心设计的实验方案和严谨的生物信息学分析，仍然能够获得高质量的分子数据。这种研究模式为其他中低收入地区开展类似研究提供了可复制的模板，有望推动全球神经退行性疾病研究向更加公平、包容的方向发展。随着更多多样人群数据的积累，我们将能够构建真正具有全球代表性的疾病分子图谱，最终实现精准医疗的普惠性目标。