这篇文档属于类型a，是一篇关于阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）转录组调控的原创研究论文。以下是针对该研究的学术报告：

作者与发表信息

本研究由Yujie Yang、Yinhu Li和Yu Chen（通讯作者）团队完成，作者单位包括中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所、香港科技大学联合实验室等。论文发表于Journal of Alzheimer’s Disease 2025年第104卷第4期，标题为《Changes in Transcriptional Regulation in the Temporal Lobe in Patients with Alzheimer’s Disease》。

学术背景

科学领域：神经退行性疾病（Neurodegenerative disorders）的分子机制研究，聚焦阿尔茨海默病的转录组学（Transcriptomics）。
研究动机：AD的病理机制复杂，涉及淀粉样斑块（Aβ）沉积和神经纤维缠结（Tau蛋白异常磷酸化）。尽管已有研究从mRNA表达、可变剪接（Alternative Splicing, AS）和多聚腺苷酸化（Alternative Polyadenylation, APA）等单层面探讨AD，但三者如何协同调控AD进展尚不明确。
研究目标：
1. 系统描述AD患者颞叶（Temporal Lobe）的转录组景观；
2. 量化AS、APA和mRNA表达对AD转录变异的贡献；
3. 筛选AD诊断的生物标志物。

研究流程与方法

1. 数据收集与预处理

• 样本来源：从GEO数据库获取16个公开数据集，涵盖257例AD患者和97例对照的颞叶RNA测序（RNA-seq）数据。
  
• 表型标准化：统一Braak分期（AD病理严重程度指标）、APOE基因型（AD风险基因）等临床信息，采用k近邻算法（k-NN）填补缺失值。
  
• 数据质控：使用FastQC评估测序质量，PrinSeq++过滤低质量 reads，STAR比对到人类基因组GRCh38。
  

2. 多组学分析

• mRNA表达分析：
  
  • 工具：DESeq2差异表达分析（阈值：padj < 0.05，|log2FC| > 0.585）。
    
  • 结果：鉴定998个差异表达基因（如SYT1、SNAP25下调，TNS1、SGK1上调），GO/KEGG富集显示这些基因与钙信号通路（Calcium signaling pathway）、突触功能相关。
    
• 可变剪接（AS）分析：
  
  • 工具：Leafcutter检测差异剪接事件（阈值：padj < 0.05）。
    
  • 结果：发现369个差异剪接基因，富集于神经突触传递和离子通道功能。
    
• 多聚腺苷酸化（APA）分析：
  
  • 工具：DaPars识别APA位点（阈值：|PDUI差异| > 0.1）。
    
  • 结果：仅11个差异APA转录本，可能与测序深度不足有关。
    

3. 整合分析

• 权重基因共表达网络（WGCNA）：
  
  • 将差异基因分为3个模块，模块2（含SNAP25、VSNL1、ENC1）与Braak分期显著负相关（r = -0.355）。
    
• 多组学因子分析（MOFA2）：
  
  • 整合mRNA、AS、APA数据，发现AS对AD转录变异的贡献最大（R² = 0.558），其次为APA（R² = 0.449）和mRNA（R² = 0.438）。
    
  • 关键基因：SNAP25、VSNL1、ENC1在MOFA2和WGCNA中均被筛选出。
    

4. 诊断模型构建

• 逻辑回归模型：基于SNAP25、VSNL1、ENC1的表达水平，区分AD与对照的AUC达0.752。
  

主要结果

1. 基因表达与AD进展：

   • Braak分期越高，突触相关基因（SYT1、SNAP25、VSNL1、ENC1）表达越低，而纤维化相关基因（TNS1、SGK1）表达越高。
     
   • APOE ε4等位基因剂量增加与SNAP25、VSNL1、ENC1表达下降显著相关（p < 0.01）。
     

2. 转录调控层级的贡献：

   • AS是AD转录变异的主要来源，提示剪接异常可能是AD的核心机制之一。
     

3. 跨组织验证：

   • SNAP25、VSNL1、ENC1在AD患者的海马、前额叶皮层等脑区均下调，且在血液外泌体中也有变化，提示其作为外周标志物的潜力。
     

4. 转录调控网络：

   • 发现MAX、LEF1等转录因子可能通过结合“TCAAAG”等 motif 调控SNAP25和ENC1的表达。
     

结论与意义

1. 科学价值：

   • 首次系统整合AD的mRNA、AS、APA三层转录调控，揭示AS的关键作用。
     
   • 提出SNAP25、VSNL1、ENC1可作为AD诊断的联合标志物，其表达水平与病理进展（Braak分期）和遗传风险（APOE ε4）直接相关。
     

2. 应用价值：

   • 为AD早期诊断提供新的分子靶点，并为开发针对剪接异常的疗法提供理论依据。
     

研究亮点

1. 多组学整合：首次通过MOFA2量化AS、APA、mRNA对AD的协同贡献。
   
2. 跨数据集验证：在16个独立数据集中验证关键基因的稳定性。
   
3. 方法创新：开发了APOE基因型推断算法（准确率87%），并优化了APA分析流程。
   

其他有价值内容

• 局限性：APA分析因技术限制信号较少，未来需更高深度测序。
  
• 展望：建议结合单细胞测序和蛋白质组学，进一步解析AD的时空异质性。
  

此研究为理解AD的转录失调提供了全新视角，并为精准诊断和靶向治疗奠定了基础。