Ny aretin'i Alzheimer (AD) dia tsy manana biomarker proteinina izay maneho ny pathophysiologie fototra marobe, manakana ny fivoaran'ny aretina sy ny fitsaboana. Eto, mampiasa proteomika feno izahay mba hamantarana ireo biomarker amin'ny fluid cerebrospinal (CSF) izay maneho karazana pathophysiology AD. Ny spectrometry faobe Multiplex dia namaritra proteinina 3,500 eo ho eo sy 12,000 eo ho eo ao amin'ny AD CSF sy ny atidoha. Ny famakafakana tamba-jotra momba ny proteome atidoha dia namaha ny modules biodiversity 44, ny 15 amin'izy ireo dia nifanizina tamin'ny proteome fluid cerebrospinal. Ny marika CSF AD amin'ireo maodely mifanindry ireo dia mivalona ho vondrona proteinina dimy, maneho ny fizotran'ny pathophysiologique samihafa. Mihena ny synapses sy metabolites ao amin'ny atidoha AD, fa mitombo ny CSF, raha mitombo kosa ny myelination manankarena glial sy ny vondrona immune ao amin'ny atidoha sy ny CSF. Ny tsy fitoviana sy ny aretina manokana amin'ny fiovan'ny tontonana dia voamarina tamin'ny santionany CSF fanampiny 500. Ireo vondrona ireo ihany koa dia nanondro ny vondrona biolojika amin'ny AD asymptomatic. Amin'ny ankapobeny, ireo vokatra ireo dia dingana mampanantena mankany amin'ny fitaovana biomarker mifototra amin'ny tranonkala ho an'ny fampiharana klinika ao amin'ny AD.
Ny aretin'i Alzheimer (AD) no antony mahazatra indrindra amin'ny dementia neurodegenerative maneran-tany ary miavaka amin'ny tsy fahombiazan'ny rafitra biolojika isan-karazany, ao anatin'izany ny fifindran'ny synaptic, ny tsy fahampian'ny glial-mediated, ary ny metabolism mitochondrial (1-3). Na izany aza, ny biomarkers proteinina efa napetraka dia mbola mifantoka amin'ny fitadiavana proteinina amyloid sy tau, ary noho izany dia tsy afaka maneho an'io pathophysiology isan-karazany io. Ireo biomarker proteinina "fototra" izay azo refesina indrindra amin'ny fluid cerebrospinal (CSF) dia ahitana (i) amyloid beta peptide 1-42 (Aβ1-42), izay maneho ny fiforonan'ny takelaka amyloid cortical; (ii) total tau, mariky ny fahapotehan'ny axon; (iii) phospho-tau (p-tau), solontenan'ny hyperphosphorylation tau pathological (4-7). Na dia nanamora ny fahitana ny aretin'ny proteinina AD (4-7) aza ireo biomarker amin'ny fluid cerebrospinal ireo, dia maneho ampahany kely amin'ny biolojia sarotra ao ambadiky ny aretina ihany izy ireo.
Ny tsy fahampian'ny fahasamihafan'ny pathophysiologique amin'ny biomarkers AD dia nitarika fanamby maro, anisan'izany ny (i) ny tsy fahafahana mamantatra sy manombatombana ny heterogeneity biolojikan'ny mararin'ny AD, (ii) tsy ampy ny fandrefesana ny hamafin'ny aretina sy ny fivoarana, indrindra amin'ny dingana preclinical, Ary ( iii) ny fampivoarana fanafody fitsaboana izay tsy nahavita namaha tanteraka ny lafiny rehetra amin'ny fahasimban'ny neurolojia. Ny fiankinantsika amin'ny patolojia manan-tantara hamaritana ny AD amin'ny aretina mifandraika dia vao mainka mampitombo ireo olana ireo. Ny porofo mihamaro dia mampiseho fa ny ankamaroan'ny zokiolona voan'ny dementia dia manana toetra amam-pahalalana mihoatra ny iray amin'ny fihenan'ny kognita (8). Maherin'ny 90% na mihoatra ny olona voan'ny aretin'ny AD dia manana aretin'ny lalan-drà, TDP-43, na aretina manimba hafa (9). Ireo ampahany ambony amin'ny fifandonan'ny pathologique ireo dia nanelingelina ny rafitra diagnostika misy antsika amin'izao fotoana izao momba ny dementia, ary ilaina ny famaritana pathophysiologique bebe kokoa momba ny aretina.
Raha jerena ny filàna maika ny karazana biomarker AD, dia mihamaro hatrany ny sehatra mampiasa ny fomba "omics" mifototra amin'ny rafitra ankapobeny hahitana biomarkers. Ny Accelerated Pharmaceutical Partnership (AMP)-AD Alliance dia natomboka tamin'ny 2014 ary lohalaharana amin'ny fandaharana. Ity ezaka multidisciplinary ataon'ny National Institutes of Health, academia ary indostria ity dia mikendry ny hampiasa paikady mifototra amin'ny rafitra hamaritana tsara kokoa ny pathophysiology an'ny AD ary hampivelatra ny fanadihadiana momba ny diagnostika biodiversity sy ny paikady fitsaboana (10). Amin'ny ampahany amin'ity tetikasa ity, ny proteomika tambajotra dia lasa fitaovana mampanantena ho an'ny fampandrosoana ny biomarker mifototra amin'ny rafitra ao amin'ny AD. Ity fomba fiasa tsy miangatra mifototra amin'ny angon-drakitra ity dia mandamina ireo angon-drakitra proteomika sarotra ho vondrona na "module" misy proteinina miara-milaza izay mifandray amin'ny karazana sela manokana, organelles ary fiasa biolojika (11-13). Efa ho 12 ny fanadihadiana momba ny proteomika amin'ny tambazotran-tserasera no natao tamin'ny atidoha AD (13-23). Amin'ny ankapobeny, ireo fanadihadiana ireo dia manondro fa ny proteome tamba-jotra AD dia mitazona fikambanana modular tena voatahiry ao amin'ny vondron'olona mahaleo tena sy faritra cortical maro. Ankoatr'izay, ny sasany amin'ireo môdely ireo dia mampiseho fiovana azo averina amin'ny habetsahan'ny AD mifandraika amin'ny fitambaran'ny angon-drakitra, taratry ny pathophysiology amin'ny aretina maro. Amin'ny fitambarany, ireo fikarohana ireo dia mampiseho teboka vatofantsika mampanantena ho an'ny fahitana ny proteome tambajotra atidoha ho biomarker mifototra amin'ny rafitra ao amin'ny AD.
Mba hanovana ny proteome tamba-jotra AD ho lasa biomarker mifototra amin'ny rafitra ilaina ara-pahasalamana, dia natambatray ny tambajotra azo avy amin'ny atidoha miaraka amin'ny fanadihadiana proteomika an'ny AD CSF. Ity fomba fiasa mitambatra ity dia nitarika ny famantarana ireo andiana biomarker CSF dimy nampanantenaina izay mifandray amin'ny karazana pathophysiology mifototra amin'ny atidoha, anisan'izany ny synapses, ny lalan-drà, ny myelination, ny areti-maso ary ny tsy fahampian'ny lalan'ny metabolika. Nohamarininay tamim-pahombiazana ireo takelaka biomarker ireo tamin'ny alàlan'ny famakafakana replication maro, anisan'izany ny santionany CSF mihoatra ny 500 avy amin'ny aretina neurodegenerative isan-karazany. Ireo famakafakana fanamarinana ireo dia ahitana ny fandinihana ireo kendrena vondrona ao amin'ny CSF amin'ireo marary manana AD asymptomatic (AsymAD) na mampiseho porofon'ny fivondronan'ny amyloid tsy ara-dalàna amin'ny tontolo ara-tsaina mahazatra. Ireo famakafakana ireo dia manasongadina ny fahasamihafana biolojika manan-danja ao amin'ny mponina AsymAD ary mamantatra ireo marika tontonana izay mety ho afaka manoritra ny olona amin'ny dingana voalohany amin'ny aretina. Amin'ny ankapobeny, ireo vokatra ireo dia maneho dingana lehibe amin'ny fampivoarana fitaovana biomarker proteinina mifototra amin'ny rafitra marobe izay afaka mamaha amim-pahombiazana ny olana ara-pahasalamana atrehin'ny AD.
Ny tanjona fototra amin'ity fandalinana ity dia ny hamantatra ireo biomarker fluid cerebrospinal vaovao izay maneho ny pathophysiology mifototra amin'ny ati-doha izay mitondra any amin'ny AD. Ny sary S1 dia mamaritra ny fomba fikarohana ataontsika, izay ahitana (i) famakafakana feno entin'ny fikarohana mialoha momba ny AD CSF sy ny proteome ati-tambajotra mba hamantarana ireo biomarker aretina CSF mifandray amin'ny atidoha, ary (ii) replication manaraka Ireo biomarkers ireo dia ao amin'ny cerebrospinal mahaleo tena. vondrona fluide. Ny fikarohana miompana amin'ny fikarohana dia nanomboka tamin'ny famakafakana ny fanehoana tsy fitoviana amin'ny CSF amin'ny olona 20 ara-tsaina sy marary AD 20 ao amin'ny Emory Goizueta Alzheimer's Disease Research Center (ADRC). Ny diagnostika ny AD dia voafaritra ho fahasimbana ara-tsaina manan-danja amin'ny fisian'ny Aβ1-42 ambany sy ny haavon'ny totalin'ny tau sy p-tau ao amin'ny fluid cerebrospinal [Mean Montréal Cognitive Assessment (MoCA), 13.8 ± 7.0] [ELISA (ELISA). )]] (Tabilao S1A). Ny fanaraha-maso (midika hoe MoCA, 26.7 ± 2.2) dia manana haavon'ny biomarker CSF mahazatra.
Ny CSF olombelona dia miavaka amin'ny habetsahan'ny proteinina mavitrika, izay ahafahan'ny albumin sy proteinina hafa be dia be manakana ny fitadiavana proteinina mahaliana (24). Mba hampitomboana ny halalin'ny fikarohana proteinina, dia nesorinay ny proteinina 14 be dia be avy amin'ny santionan'ny CSF tsirairay alohan'ny famakafakana spectrometry (MS) (24). Ny totalin'ny peptides 39,805 dia voamarik'i MS, izay napetaka tamin'ny proteome 3691 tamin'ny santionany 40. Ny fandrefesana proteinina dia atao amin'ny fametahana marika marika maromaro (TMT) (18, 25). Mba hamahana ny angon-drakitra tsy hita, dia tsy nisy afa-tsy ireo proteinina izay nofaritana tamin'ny 50% farafahakeliny amin'ny santionany tamin'ny famakafakana manaraka, ka tamin'ny farany dia nanombantombana ny proteinina 2875. Noho ny fahasamihafana lehibe amin'ny habetsahan'ny proteinina manontolo, ny santionan'ny fanaraha-maso dia heverina ho toy ny outlier (13) ary tsy tafiditra ao anatin'ny fanadihadiana manaraka. Ny soatoavina be dia be amin'ny santionany 39 sisa dia novaina araka ny taonany, ny lahy sy ny vavy ary ny covariance batch (13-15, 17, 18, 20, 26).
Amin'ny fampiasana famakafakana t-test statistika mba hanombanana ny fanehoan-kevitra samihafa amin'ny angon-drakitra regression, ity fanadihadiana ity dia nanondro proteinina izay niova be ny haavony (P <0.05) teo anelanelan'ny raharaha fanaraha-maso sy AD (Table S2A). Araka ny asehon'ny sary 1A, dia nihena be ny habetsahan'ny proteinina 225 tamin'ny AD, ary nitombo be ny habetsahan'ny proteinina 303. Ireo proteinina miavaka ireo dia ahitana marika AD fluid cerebrospinal efa fantatra teo aloha, toy ny proteinina mifandraika amin'ny microtubule tau (MAPT; P = 3.52 × 10-8), neurofilament (NEFL; P = 6.56 × 10-3), proteinina mifandraika amin'ny fitomboana 43 (GAP43; P = 1.46 × 10−5), Fatty Acid Binding Protein 3 (FABP3; P = 2.00 × 10−5), Chitinase 3 toy ny 1 (CHI3L1; P = 4.44 × 10−6), Neural Granulin (NRGN; P = 3.43 × 10-4) sy VGF nerve growth factor (VGF; P = 4.83 × 10-3) (4-6). Na izany aza, fantatray ihany koa ireo tanjona tena manan-danja hafa, toy ny GDP dissociation inhibitor 1 (GDI1; P = 1.54 × 10-10) ary ny kalsioma modular mifandraika amin'ny SPARC mifandraika amin'ny 1 (SMOC1; P = 6.93 × 10-9). Ny famakafakana ny Gene Ontology (GO) momba ny proteinina 225 dia nihena be dia nanambara fifandraisana akaiky amin'ny fizotran'ny fluid ao amin'ny vatana toy ny metabolisma steroïde, ny fampidiran-dra, ary ny asan'ny hormone (sary 1B sy Table S2B). Mifanohitra amin'izany kosa, ny proteinina nitombo be 303 dia mifandray akaiky amin'ny firafitry ny sela sy ny metabolisma angovo.
(A) Ny sarin'ny volkano dia mampiseho ny fiovan'ny vala log2 (x-axis) mifandraika amin'ny -log10 statistika P sanda (y-axis) azo tamin'ny t-test, izay ampiasaina hamantarana ny fanehoana ny fahasamihafana eo amin'ny fanaraha-maso (CT) sy AD trangan'ny CSF proteome Ny proteinina rehetra. Ny proteinina manana haavo mihena be (P <0.05) ao amin'ny AD dia aseho amin'ny manga, raha toa kosa ny proteinina misy haavon'ny aretina dia aseho amin'ny mena. Ny proteinina voafantina dia misy marika. (B) Ny teny ambony GO mifandraika amin'ny proteinina dia mihena be (manga) ary mitombo (mena) amin'ny AD. Mampiseho ireo teny GO telo manana isa z ambony indrindra eo amin'ny sehatry ny fizotry ny biolojika, ny fiasan'ny molekiola ary ny singa sela. (C) MS dia nandrefy ny haavon'ny MAPT amin'ny santionany CSF (ankavia) ary ny fifandraisany amin'ny santionany ELISA tau level (ankavanana). Ny coefficient correlation Pearson miaraka amin'ny sanda P mifandraika dia aseho. Noho ny tsy fahampian'ny angon-drakitra ELISA ho an'ny tranga AD iray, ireo tarehimarika ireo dia misy sanda ho an'ny 38 amin'ireo tranga 39 nodinihina. (D) Ny famakafakana cluster nanara-maso (P <0.0001, Benjamini-Hochberg (BH) dia nanitsy P <0.01) tamin'ny fanaraha-maso ary AD CSF dia nahita santionany tamin'ny fampiasana ny proteinina 65 niova be indrindra tao amin'ny tahiry. Manara-penitra, normalize.
Ny haavon'ny proteomika amin'ny MAPT dia mifandray akaiky amin'ny haavon'ny ELISA tau (r = 0.78, P = 7.8 × 10-9; Figure 1C), manohana ny fahamendrehan'ny fandrefesana MS. Taorian'ny fandevonan-kanina trypsin amin'ny haavon'ny amyloid precursor proteinina (APP), ny isoform-specific peptides voapetaka amin'ny C-terminus ny Aβ1-40 sy Aβ1-42 tsy azo ionized mahomby (27, 28). Noho izany, ny peptides APP izay fantatray dia tsy misy ifandraisany amin'ny ambaratonga ELISA Aβ1-42. Mba hanombanana ny fanehoana tsy fitoviana amin'ny tranga tsirairay, dia nampiasa proteinina tsy mitovy amin'ny P <0.0001 [FDR) nanitsy P <0.01] izahay mba hanaovana fanadihadiana momba ny kluster manara-maso ny santionany (Table S2A). Araka ny aseho amin'ny sary 1D, ireo proteinina 65 tena manan-danja ireo dia afaka mivondrona araka ny tokony ho izy ny santionany araka ny toetry ny aretina, afa-tsy ny tranga AD iray manana toetra toy ny fanaraha-maso. Amin'ireo proteinina 65 ireo, dia nitombo ny 63 tamin'ny AD, raha nihena ny roa (CD74 sy ISLR). Amin'ny fitambarany, ireo famakafakana fluid cerebrospinal ireo dia nahitana proteinina an-jatony ao amin'ny AD izay mety ho biomarker aretina.
Avy eo dia nanao famakafakana tambajotra mahaleo tena momba ny proteome atidoha AD izahay. Ny cohort ati-doha amin'ity fikarohana ity dia nahitana ny dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) avy amin'ny fanaraha-maso (n = 10), ny aretina Parkinson (PD; n = 10), ny AD / PD mifangaro (n = 10) ary ny AD (n = 10). ) Ohatra. Emery Goizueta ADRC. Ny demografika amin'ireo tranga 40 ireo dia efa nofaritana teo aloha (25) ary voafintina ao amin'ny tabilao S1B. Nampiasa TMT-MS izahay mba hamakafaka ireo tadin'ny ati-doha 40 sy ny cohort replication amin'ny tranga 27. Amin'ny fitambarany, ireo angon-drakitra roa ao amin'ny atidoha ireo dia namokatra peptides tsy manam-paharoa 227,121, izay napetaka tamin'ny proteome 12,943 (25). Ireo proteinina izay voafantina amin'ny 50% farafahakeliny amin'ny tranga ihany no nampidirina tamin'ny fanadihadiana manaraka. Ny angon-drakitra fikarohana farany dia misy proteinina voafantina 8817. Ampifanaraho amin'ny taona, ny lahy sy ny vavy ary ny elanelan'ny post-mortem (PMI) ny habetsahan'ny proteinina. Ny famakafakana fanehoan-kevitra momba ny angon-drakitra taorian'ny regression dia naneho fa ny haavon'ny proteinina> 2000 dia niova be [P <0.05, fanadihadiana ny variance (ANOVA)] amin'ny vondrona aretina roa na maromaro. Avy eo, nanao famakafakana cluster izahay mifototra amin'ny proteinina aseho amin'ny fomba samihafa, ary P <0.0001 amin'ny fampitahana AD / control sy / na AD / PD (sary S2, A ary B, Table S2C). Ireo proteinina 165 tena niova be ireo dia mampiseho mazava ny tranga misy ny AD pathology avy amin'ny fanaraha-maso sy ny santionany PD, izay manamafy ny fiovana mahery vaika AD amin'ny proteome manontolo.
Avy eo dia nampiasa algorithm antsoina hoe Weighted Gene Co-expression Network Analysis (WGCNA) izahay mba hanaovana fanadihadiana amin'ny tambajotra amin'ny proteome atidoha hita, izay mandamina ny angon-drakitra napetraka ho maody proteinina miaraka amin'ny endrika fanehoana mitovy (11-13). Ny famakafakana dia namaritra ny 44 modules (M) co-expressed proteinina, nalahatra sy isaina avy amin'ny lehibe indrindra (M1, n = 1821 proteinina) ka hatramin'ny kely indrindra (M44, n = 34 proteinina) (sary 2A sy Table S2D) ). Araka ny voalaza etsy ambony (13) Kajio ny mombamomba ny fanehoan-kevitra na ny proteinina mampiavaka ny module tsirairay, ary ampifandraiso amin'ny toetry ny aretina sy ny AD pathologie, izany hoe, mametraka ny fiombonan'ny Alzheimer's Registry (CERAD) sy ny Braak Score (sary 2B). Amin'ny ankapobeny, ny modules 17 dia mifandraika amin'ny neuropathology AD (P <0.05). Maro amin'ireo mody mifandraika amin'ny aretina ireo ihany koa no manankarena amin'ny marika manokana karazana sela (sary 2B). Araka ny voalaza etsy ambony (13), ny fampitomboana karazana sela dia voafaritra amin'ny alalan'ny famakafakana ny fifandimbiasan'ny môdely sy ny lisitr'ireo fototarazo manokana karazana sela. Ireo fototarazo ireo dia avy amin'ny angon-drakitra navoaka tao amin'ny neurons totozy mitoka-monina, endothelial ary sela glial. RNA sequencing (RNA-seq) fanandramana (29).
(A) Fantaro ny WGCNA an'ny proteome atidoha. (B) Famakafakana midcorrelation biweight (BiCor) momba ny proteinina sonia modular (ny singa lehibe voalohany amin'ny fanehoana proteinina modular) miaraka amin'ny toetran'ny neuropathological AD (ambony), ao anatin'izany ny CERAD (plaque Aβ) sy Braak (tau tangles). Ny hamafin'ny fifandraisana tsara (mena) sy ny ratsy (manga) dia asehon'ny sarintany hafanana roa loko, ary ny asterisk dia manondro ny lanjany ara-statistika (P <0.05). Ampiasao ny Test Exact Exact (FET) Hypergeometric Fisher (ambany) mba hanombanana ny fikambanan'ny karazana sela isaky ny mody proteinina. Ny hamafin'ny alokaloka mena dia manondro ny haavon'ny karazana sela, ary ny asterisk dia manondro ny lanjan'ny statistika (P <0.05). Ampiasao ny fomba BH hanitsiana ny sanda P azo avy amin'ny FET. (C) famakafakana GO ny proteinina modular. Ny dingana biolojika mifandray akaiky indrindra dia aseho ho an'ny module tsirairay na vondrona modules mifandraika. oligo, oligodendrocyte.
Ny andian-tsarimihetsika dimy mifandray akaiky amin'ny astrocyte sy microglia (M30, M29, M18, M24, ary M5) dia nampiseho fifandraisana tsara amin'ny neuropathology AD (sary 2B). Ny famakafakana ontolojia dia mampifandray ireo maody glial ireo amin'ny fitomboan'ny sela, ny fihanaky ny sela ary ny tsy fahampiana (sary 2C sy Table S2E). Modules glial roa fanampiny, M8 sy M22, dia voafehy mafy amin'ny aretina. M8 dia mifandray be amin'ny lalan'ny mpandray Toll-like, cascade famantarana izay mitana anjara toerana lehibe amin'ny valin-kafatra voajanahary voajanahary (30). Mandritra izany fotoana izany, M22 dia mifandray akaiky amin'ny fanovana taorian'ny fandikana. M2, izay manankarena amin'ny oligodendrocytes, dia mampiseho fifandraisana tsara amin'ny AD pathology ary fifandraisana ontolojika amin'ny synthesis nucleoside sy ny replication ADN, izay manondro ny fitomboan'ny sela amin'ny aretina. Amin'ny ankapobeny, ireo fikarohana ireo dia manohana ny fiakaran'ny maodely glial izay efa hitantsika teo aloha tao amin'ny proteome tambajotra AD (13, 17). Hita amin'izao fotoana izao fa maro amin'ireo mody glial mifandraika amin'ny AD ao amin'ny tambajotra no mampiseho ny haavon'ny fanehoana ambany kokoa amin'ny fanaraha-maso sy ny tranga PD, manasongadina ny maha-aretin'izy ireo izay avoakan'ny AD (sary S2C).
Modules efatra ihany ao amin'ny proteome tambajotra (M1, M3, M10, ary M32) no mifandray mafy amin'ny patolojia AD (P <0.05) (sary 2, B ary C). Samy manan-karena amin'ny marika neuronal ny M1 sy M3. M1 dia mifandray akaiky amin'ny famantarana synaptic, raha ny M3 dia mifandray akaiky amin'ny fiasan'ny mitochondrial. Tsy misy porofo momba ny fanatsarana karazana sela ho an'ny M10 sy M32. Ny M32 dia maneho ny fifandraisana misy eo amin'ny M3 sy ny metabolisma sela, raha ny M10 kosa dia mifandray be amin'ny fitomboan'ny sela sy ny fiasan'ny microtubule. Raha ampitahaina amin'ny AD, ny mody efatra efatra dia mitombo amin'ny fifehezana sy PD, manome azy ireo fiovana AD manokana momba ny aretina (sary S2C). Amin'ny ankapobeny, ireo vokatra ireo dia manohana ny fihenan'ny mody manankarena neuron izay efa hitantsika teo aloha tao amin'ny AD (13, 17). Raha fintinina, ny famakafakana tambajotra momba ny proteome ati-doha izay hitanay dia namokatra maody novaina manokana AD mifanaraka amin'ny zavatra hitanay teo aloha.
AD dia miavaka amin'ny dingana asymptomatic aloha (AsymAD), izay ahitan'ny olona ny fivorian'ny amyloid tsy misy fihenan'ny kognita ara-pahasalamana (5, 31). Ity dingana asymptomatic ity dia maneho varavarankely manara-penitra ho an'ny fitiliana mialoha sy ny fidirana an-tsehatra. Nasehonay teo aloha ny fitehirizana modular matanjaka ny AsymAD sy ny proteome tamba-jotra AD manerana ny angon-drakitra tsy miankina (13, 17). Mba hahazoana antoka fa ny tambajotran'ny atidoha hitanay amin'izao fotoana izao dia mifanaraka amin'ireo fikarohana teo aloha ireo, dia nandinika ny fitahirizana ny maody 44 izahay tamin'ny angon-drakitra naverina avy amin'ny fikambanana 27 DLPFC. Ireo fikambanana ireo dia ahitana tranga fanaraha-maso (n = 10), AsymAD (n = 8) ary AD (n = 9). Ny santionan'ny fanaraha-maso sy ny AD dia nampidirina tamin'ny famakafakana ny cohort atidohantsika (Table S1B), raha ny tranga AsymAD dia tsy manam-paharoa afa-tsy amin'ny cohort replication. Ireo tranga AsymAD ireo dia avy amin'ny banky atidoha Emory Goizueta ADRC ihany koa. Na dia ara-dalàna aza ny fahatsiarovan-tena tamin'ny fotoana nahafatesany, dia avo loatra ny haavon'ny amyloid (midika hoe CERAD, 2.8 ± 0.5) (Table S1B).
Ny famakafakana TMT-MS momba ireo tadin'ny atidoha 27 ireo dia nahatonga ny fatran'ny proteinina 11,244. Ity fanisana farany ity dia tsy ahitana afa-tsy ireo proteinina voafantina amin'ny 50% farafahakeliny amin'ny santionany. Ity angon-drakitra replicated ity dia misy 8638 (98.0%) amin'ny proteinina 8817 hita tamin'ny famakafakana ny atidohantsika, ary efa ho 3000 ny proteinina niova be teo amin'ny fanaraha-maso sy ny AD cohorts (P <0.05, taorian'ny fitsapana t-t mpivady nataon'i Tukey ho an'ny famakafakana ny fahasamihafana) ( Tabilao S2F). Anisan'ireo proteinina voalaza etsy ambony ireo, ny 910 dia naneho fiovana lehibe teo amin'ny AD sy ny raharaha fanaraha-maso ny proteinina ao amin'ny atidoha (P <0.05, taorian'ny ANOVA Tukey nifanaraka t-test). Tsara ny manamarika fa ireo marika 910 ireo dia tena mifanaraka amin'ny fitarihana ny fiovan'ny proteomes (r = 0.94, P <1.0 × 10-200) (sary S3A). Anisan'ireo proteinina nitombo, ny proteinina manana fiovana tsy miovaova indrindra eo amin'ny angon-drakitra dia mpikambana ao amin'ny maody M5 sy M18 manankarena glial (MDK, COL25A1, MAPT, NTN1, SMOC1, ary GFAP). Anisan'ireo proteinina mihena, ireo izay manana fiovana tsy miovaova dia saika mpikambana ao amin'ny module M1 (NPTX2, VGF, ary RPH3A) mifandray amin'ny synapse. Nohamarininay bebe kokoa ny fiovana mifandraika amin'ny AD amin'ny midkine (MDK), CD44, proteinina 1 (SFRP1) miafina miafina ary VGF amin'ny alàlan'ny blotting tandrefana (sary S3B). Ny fanadihadiana momba ny fitehirizana maody dia naneho fa manodidina ny 80% amin'ny mody proteinina (34/44) ao amin'ny proteome ati-doha dia voatahiry be ao amin'ny tahirin-tsarimihetsika replication (z-score> 1.96, FDR nanitsy P <0.05) (sary S3C). Ny efatra ambin'ny folo amin'ireo modules ireo dia natokana manokana teo anelanelan'ireo proteome roa (z-score> 10, FDR nanitsy P <1.0 × 10-23). Amin'ny ankapobeny, ny fahitana sy ny famerenana ny tsy fitoviana avo lenta amin'ny fanehoan-kevitra samihafa sy ny firafitry ny modular eo amin'ny proteome atidoha dia manasongadina ny famerenana ny fiovan'ny proteinina AD frontal cortex. Fanampin'izany, nanamafy ihany koa fa ny AsymAD sy ny aretina efa mandroso dia manana firafitry ny tambajotran'ny atidoha mitovy.
Ny famakafakana amin'ny antsipiriany bebe kokoa momba ny fanehoan-kevitra samihafa ao amin'ny angon-drakitra replication ao amin'ny atidoha dia manasongadina ny haavon'ny fiovan'ny proteinina AsymAD, anisan'izany ny proteinina 151 niova be teo anelanelan'ny AsymAD sy ny fanaraha-maso (P <0.05) (sary S3D). Mifanaraka amin'ny entana amyloid, ny APP ao amin'ny atidohan'ny AsymAD sy AD dia nitombo be. Ny MAPT dia miova be ihany amin'ny AD, izay mifanaraka amin'ny fitomboan'ny tamboho sy ny fifandraisany fantatra amin'ny fihenan'ny kognita (5, 7). Ny maodely manankarena glial (M5 sy M18) dia hita taratra amin'ny fitomboan'ny proteinina ao amin'ny AsymAD, raha ny M1 mifandraika amin'ny neuron no solontenan'ny proteinina mihena ao amin'ny AsymAD. Maro amin'ireo marika AsymAD ireo no mampiseho fiovana lehibe kokoa amin'ny aretina symptomatic. Anisan'ireo marika ireo ny SMOC1, proteinina glial an'ny M18, izay mifandray amin'ny fivontosan'ny atidoha sy ny fivoaran'ny maso sy ny rantsambatana (32). Ny MDK dia heparin-mamatotra ny fitomboana mifandraika amin'ny fitomboan'ny sela sy ny angiogenesis (33), mpikambana iray hafa amin'ny M18. Raha ampitahaina amin'ny vondrona mpanara-maso dia nitombo be ny AsymAD, arahin'ny fitomboan'ny AD. Mifanohitra amin'izany, ny proteinina synaptic neuropentraxin 2 (NPTX2) dia nihena be tao amin'ny atidoha AsymAD. Ny NPTX2 dia mifandray amin'ny neurodegeneration taloha ary manana anjara toerana ekena amin'ny fanelanelanana synapses excitatory (34). Amin'ny ankapobeny, ireo vokatra ireo dia mampiseho karazana fiovan'ny proteinina preclinical isan-karazany amin'ny AD izay toa mandroso amin'ny hamafin'ny aretina.
Raha jerena fa nahatratra ny halalin'ny fandrakofana proteinina izahay tamin'ny fahitana ny proteome ao amin'ny atidoha, dia miezaka ny hahatakatra bebe kokoa ny fifandimbiasan'izy ireo amin'ny transcriptome AD amin'ny tambajotra. Noho izany, nampitahainay ny proteome atidoha izay hitanay tamin'ny maody novokarinay teo aloha avy amin'ny fandrefesana microarray amin'ny fototarazo 18,204 ao amin'ny AD (n = 308) sy ny fanaraha-maso (n = 157) tavy DLPFC (13). mifanindry. Amin'ny fitambarany, fantatray ny mody RNA 20 samihafa, izay maro amin'izy ireo no naneho ny fananan'ny karazana sela manokana, anisan'izany ny neurons, oligodendrocytes, astrocytes, ary microglia (sary 3A). Ny fiovana maro amin'ireo modules amin'ny AD dia aseho amin'ny sary 3B. Mifanaraka amin'ny famakafakana mifanipaka amin'ny proteinina-RNA teo aloha amin'ny fampiasana ny proteome MS tsy misy mari-pamantarana lalindalina kokoa (eo amin'ny proteinina 3000 eo ho eo) (13), ny ankamaroan'ny mody 44 ao amin'ny tambajotran'ny proteome atidoha hitanay dia ao amin'ny tambajotra transcriptome Tsy misy fifanoherana lehibe. Ny fahitanay sy ny replication ny mody proteinina 34 izay voatazona mafy ao amin'ny proteome ati-doha, ny 14 (~ 40%) ihany no nandalo ny fitsapana marina nataon'i Fisher (FET) dia nanaporofo fa nisy fifandonana manan-danja amin'ny statistika amin'ny transcriptome (sary 3A). Mifanaraka amin'ny fanamboarana ny fahasimban'ny ADN (P-M25 sy P-M19), fandikana proteinina (P-M7 sy P-M20), RNA binding/splicing (P-M16 sy P-M21) ary proteinina mikendry (P-M13 sy P- M23) dia tsy mifanipaka amin'ny modules ao amin'ny transcriptome. Noho izany, na dia misy angon-drakitra proteome lalindalina kokoa aza dia ampiasaina amin'ny famakafakana mifanipaka ankehitriny (13), ny ankamaroan'ny proteome tambajotra AD dia tsy voapetaka amin'ny tambajotra transcriptome.
(A) Hypergeometric FET dia mampiseho ny fampitomboana ny marika manokana karazana sela ao amin'ny mody RNA an'ny transcriptome AD (ambony) ary ny haavon'ny fifandonana eo amin'ny RNA (x-axis) sy ny proteinina (y-axis) modules ao amin'ny atidoha AD (ambany). Ny hamafin'ny alokaloka mena dia manondro ny haavon'ny fampitomboana ny karazana sela eo amin'ny tontonana ambony sy ny hamafin'ny fifandimbiasan'ny modules ao amin'ny tontonana ambany. Ny asterisk dia manondro ny lanjan'ny statistika (P <0.05). (B) Ny haavon'ny fifandraisana misy eo amin'ny fototarazo mampiavaka ny module transcriptome tsirairay sy ny sata AD. Ny maody eo amin'ny ankavia dia mifandray ratsy indrindra amin'ny AD (manga), ary ireo eo ankavanana dia mifandray tsara indrindra amin'ny AD (mena). Ny sandan'ny BH-nahitsy ny log-transformed P dia manondro ny haavon'ny lanjan'ny statistika amin'ny fifandraisana tsirairay. (C) Modules mifanipaka manan-danja miaraka amin'ny fampivoarana karazana sela iombonana. (D) Famakafakana mifandraika amin'ny fiovan'ny log2 fold amin'ny proteinina misy marika (x-axis) sy RNA (y-axis) ao amin'ny module mifanindry. Ny coefficient correlation Pearson miaraka amin'ny sanda P mifandraika dia aseho. Micro, microglia; vatana selestialy, astrocytes. CT, fanaraha-maso.
Ny ankamaroan'ny mody proteinina sy RNA mifanipaka dia mizara ny mombamomba ny fanatsarana karazana sela ary ny toromarika fanovana AD tsy miova (sary 3, B ary C). Raha lazaina amin'ny teny hafa, ny mody M1 mifandraika amin'ny synapse amin'ny proteome ati-doha (PM1) dia aseho amin'ny mody RNA homologous homologous telo (R-M1, R-M9 ary R-M16), izay ao amin'ny AD. ambaratonga mihena. Toy izany koa, ny M5 sy M18 manankarena proteinina Modules mifanindry amin'ny RNA Modules manan-karena amin'ny astrocytes sy microglial marika (R-M3, R-M7, ary R-M10) ary tena tafiditra amin'ny aretina Mitombo. Ireo endri-javatra modular mifampizara eo amin'ireo angon-drakitra roa ireo dia manohana bebe kokoa ny fanatsarana karazana sela sy ny fiovana mifandraika amin'ny aretina hitanay tao amin'ny proteome atidoha. Na izany aza, nahatsikaritra fahasamihafana lehibe maro teo amin'ny haavon'ny RNA sy ny proteinina amin'ny marika tsirairay ao amin'ireo maody iombonana ireo izahay. Ny famakafakana ny fifandraisana amin'ny fanehoana tsy fitoviana amin'ny proteomika sy ny transcriptomics amin'ny molekiola ao anatin'ireo modules mifanindry ireo (sary 3D) dia manasongadina io tsy fitovian-kevitra io. Ohatra, ny APP sy ny proteinina glial modules hafa (NTN1, MDK, COL25A1, ICAM1, ary SFRP1) dia nampiseho fitomboana lehibe tamin'ny proteome AD, saingy saika tsy nisy fiovana teo amin'ny transcriptome AD. Ireo fiovana manokana amin'ny proteinina ireo dia mety mifandray akaiky amin'ny takelaka amyloid (23, 35), manasongadina ny proteome ho loharanon'ny fiovan'ny pathological, ary ireo fiovana ireo dia mety tsy hita taratra amin'ny transcriptome.
Taorian'ny famakafakana tsy miankina amin'ny atidoha sy ny proteome CSF hitanay, dia nanao fanadihadiana feno momba ireo angon-drakitra roa izahay mba hamantarana ireo biomarker AD CSF mifandraika amin'ny pathophysiology amin'ny tambajotra atidoha. Tsy maintsy faritana aloha ny fifandimbiasan'ireo proteome roa. Na dia eken'ny besinimaro aza fa ny CSF dia maneho ny fiovan'ny neurochemical ao amin'ny atidoha AD (4), dia tsy mazava ny haavon'ny fifandonana eo amin'ny atidoha AD sy ny proteome CSF. Amin'ny fampitahana ny isan'ny vokatra fototarazo ifampizarana hita ao amin'ny proteomes roa, dia hitanay fa efa ho 70% (n = 1936) amin'ny proteinina hita ao amin'ny fluid cerebrospinal dia nofaritana ihany koa ao amin'ny atidoha (sary 4A). Ny ankamaroan'ireo proteinina mifanindry ireo (n = 1721) dia voasokajy amin'ny iray amin'ireo maodely 44 miaraka amin'ny fanehoan-kevitra avy amin'ny angon-drakitra momba ny atidoha (sary 4B). Araka ny efa nampoizina, ny maody atidoha enina lehibe indrindra (M1 ka hatramin'ny M6) dia nampiseho ny habetsahan'ny CSF mifanipaka. Na izany aza, misy ny maody atidoha kely kokoa (ohatra, M15 sy M29) izay mahatratra ambaratonga ambony tsy nampoizina, lehibe noho ny mody atidoha avo roa heny ny habeny. Izany dia mandrisika antsika hanao fomba iray amin'ny antsipiriany kokoa, mifototra amin'ny statistika, kajy ny fifandimbiasan'ny atidoha sy ny fluid cerebrospinal.
(A sy B) Mifanindry ny proteinina hita ao amin'ny atidoha sy ny angona CSF. Ny ankamaroan'ireo proteinina mifanindry ireo dia mifandray amin'ny iray amin'ireo mody 44 miaraka amin'ny fanehoan-kevitra ao amin'ny tambajotran'ny atidoha. (C) Fantaro ny fifandonana eo amin'ny proteome fluid cerebrospinal sy ny proteome tambajotra atidoha. Ny andalana tsirairay amin'ny sarintany hafanana dia maneho famakafakana mifanipaka misaraka amin'ny FET hypergeometric. Ny laharana ambony dia mampiseho ny fifandimbiasan'ny (alokaloka volondavenona/mainty) eo anelanelan'ny maody atidoha sy ny proteome CSF manontolo. Ny andalana faharoa dia mampiseho fa ny fifandimbiasana eo amin'ny maody atidoha sy ny proteinina CSF (miloko mena) dia voafehy tanteraka amin'ny AD (P <0.05). Ny andalana fahatelo dia mampiseho fa ny fifandimbiasana eo amin'ny maodely atidoha sy ny proteinina CSF (manga manga) dia voafehy tanteraka amin'ny AD (P <0.05). Ampiasao ny fomba BH hanitsiana ny sanda P azo avy amin'ny FET. (D) tontonana modely miforitra mifototra amin'ny fikambanan'ny karazana sela sy ireo teny GO mifandraika. Ireo tontonana ireo dia misy proteinina 271 mifandraika amin'ny atidoha, izay manana fitenenana misy dikany ao amin'ny proteome CSF.
Amin'ny fampiasana FET tokana tokana, dia nanombantombana ny maha-zava-dehibe ny fifandonan'ny proteinina eo amin'ny proteome CSF sy ny mody atidoha tsirairay. Ny fanadihadiana dia nanambara fa ny totalin'ny 14 atidoha ao amin'ny angon-drakitra CSF dia misy fifandimbiasana manan-danja (FDR adjusted P <0.05), ary module fanampiny (M18) izay mifanakaiky amin'ny dikany (FDR adjusted P = 0.06) (sary 4C). , laharana ambony). Izahay koa dia liana amin'ny modules izay mifanipaka mafy amin'ny proteinina CSF aseho amin'ny fomba samihafa. Noho izany dia nampihatra famakafakana FET roa fanampiny izahay mba hamaritana hoe iza amin'ireo (i) proteinina CSF no nitombo be tamin'ny AD ary (ii) ny proteinina CSF dia nihena be tamin'ny AD (P <0.05, t-test AD / control) Modules atidoha miaraka amin'ny fifandimbiasana manan-danja. eo anelanelan’izy ireo. Araka ny aseho eo amin'ny laharana afovoany sy ambany amin'ny Figure 4C, ireo fanadihadiana fanampiny ireo dia mampiseho fa ny 8 amin'ireo môtô atidoha 44 dia mifanipaka tanteraka amin'ny proteinina ampiana ao amin'ny AD CSF (M12, M1, M2, M18, M5, M44, M33, ary M38) . ), raha ny modules roa ihany (M6 sy M15) dia nampiseho fifandonana manan-danja tamin'ny proteinina mihena ao amin'ny AD CSF. Araka ny efa nampoizina, ny mody 10 rehetra dia ao amin'ny mody 15 miaraka amin'ny fifandonana ambony indrindra amin'ny proteome CSF. Noho izany, heverintsika fa ireo maody 15 ireo dia loharanom-pamokarana avo lenta amin'ny biomarker CSF avy amin'ny atidoha AD.
Naforitray ireo maody 15 mifanindry ireo ho takelaka proteinina lehibe dimy mifototra amin'ny maha akaiky azy ao amin'ny sarin'ny hazo WGCNA sy ny fifandraisany amin'ny karazana sela sy ny fototarazo (sary 4D). Ny tontonana voalohany dia misy modules manankarena amin'ny marika neuron sy proteinina mifandraika amin'ny synapse (M1 sy M12). Ny tontonana synaptic dia misy proteinina 94, ary niova be ny haavon'ny proteome CSF, ka mahatonga azy io ho loharano lehibe indrindra amin'ny marika CSF mifandray amin'ny atidoha amin'ireo takelaka dimy. Ny vondrona faharoa (M6 sy M15) dia naneho ny fifandraisana akaiky amin'ny marika cellule endothelial sy ny vatana vascular, toy ny "fanasitranana ny ratra" (M6) sy ny "fifehezana ny valin'ny immune humoral" (M15). M15 koa dia mifandray be amin'ny metabolisma lipoprotein, izay mifandray akaiky amin'ny endothelium (36). Ny tontonana vascular dia misy marika CSF 34 mifandraika amin'ny atidoha. Ny vondrona fahatelo dia ahitana modules (M2 sy M4) izay mifandray be amin'ny marika oligodendrocyte sy ny fihanaky ny sela. Ohatra, ny teny ontolojia ambony indrindra amin'ny M2 dia ahitana ny "fifehezana tsara ny replication ADN" sy ny "fizotry ny biosynthesis purine". Mandritra izany fotoana izany, ny an'ny M4 dia misy ny "fanavahana sela glial" sy ny "fisarahana chromosome". Ny tontonana myelination dia misy marika CSF 49 mifandraika amin'ny atidoha.
Ny vondrona fahefatra dia ahitana ny ankamaroan'ny maody (M30, M29, M18, M24, ary M5), ary saika ny modules rehetra dia manankarena be amin'ny microglia sy ny marika astrocyte. M30, M29, ary M18 (M30, M29, M18) izay mifandray akaiky amin'ny fitomboan'ny sela, mitovy amin'ny tontonana myelination, ny tontonana fahefatra. Ny maody hafa ao amin'ity vondrona ity dia mifandray be amin'ny teny immunologique, toy ny "fizotry ny vokatry ny tsimatimanota" (M5) sy ny "fitsipika momba ny valin'ny tsimatimanota" (M24). Ny vondrona immune glial dia misy marika CSF 42 mifandraika amin'ny atidoha. Farany, ny tontonana farany dia ahitana marika 52 mifandray amin'ny atidoha amin'ireo maody efatra (M44, M3, M33, ary M38), izay samy eo amin'ny vatana mifandraika amin'ny fitahirizana angovo sy ny metabolism. Ny lehibe indrindra amin'ireo modules ireo (M3) dia mifandray akaiky amin'ny mitochondria ary manankarena amin'ny marika manokana momba ny neuron. M38 dia iray amin'ireo mpikambana kely kokoa ao anatin'ity metabolome ity ary mampiseho ny mari-pahaizana neuron antonony ihany koa.
Amin'ny ankapobeny, ireo tontonana dimy ireo dia taratry ny karazana sela isan-karazany sy ny asany ao amin'ny cortex AD, ary miaraka dia misy marika CSF mifandray amin'ny atidoha 271 (Table S2G). Mba hanombanana ny fahamarinan'ireo valin'ny MS ireo, dia nampiasa ny proximity extension assay (PEA) izahay, teknolojia mifototra amin'ny antibody orthogonal miaraka amin'ny fahaiza-manao multiplexing, fahatsapan-tena ambony sy manokana, ary nanadihady indray ny santionan'ny fluid cerebrospinal izay hitanay Ny ampahany amin'ireo biomarkers 271 ireo. (n = 36). Ireo tanjona 36 ireo dia mampiseho ny fiovan'ny AD maromaro amin'ny PEA, izay mifandray akaiky amin'ny fikarohana nataonay MS (r = 0.87, P = 5.6 × 10-12), izay nanamarina mafy ny valin'ny fanadihadiana MS feno (sary S4). ).
Ny lohahevitra biolojika nohamafisin'ny vondrona dimy misy antsika, manomboka amin'ny famantarana synaptic mankany amin'ny metabolisma angovo, dia mifandray amin'ny pathogenesis ny AD (1-3). Noho izany, ny modules 15 rehetra misy ireo takelaka ireo dia mifandray amin'ny patolojia AD ao amin'ny proteome atidoha izay hitanay (sary 2B). Ny tena misongadina dia ny fifandraisan'ny patolojia avo lenta misy eo amin'ny môdely glial sy ny fifandraisana mahery vaika mahery vaika eo amin'ny mody neuronal lehibe indrindra (M1 sy M3). Ny famakafakana fanehoan-kevitra samihafa momba ny proteome ati-dohantsika (sary S3D) dia manasongadina ihany koa ny proteinina glial M5 sy M18. Ao amin'ny AsymAD sy AD symptomatic, ny proteinina glial mitombo indrindra ary ny synapses mifandraika amin'ny M1 Ny proteinina dia mihena indrindra. Ireo fanamarihana ireo dia manondro fa ny mari-pamantarana fluid cerebrospinal 271 izay fantatray tamin'ny vondrona dimy dia mifandraika amin'ny fizotry ny aretina ao amin'ny cortex AD, anisan'izany ireo izay mitranga amin'ny dingana asymptomatic voalohany.
Mba handinihana tsara kokoa ny fizotry ny fiovan'ny proteinina tontonana ao amin'ny atidoha sy ny tsiranoka amin'ny hazondamosina, dia nanao izao manaraka izao izahay ho an'ny tsirairay amin'ireo modules 15 mifanipaka: (i) nahita ny haavon'ny modyul ao amin'ny tahirin-kevitry ny atidoha ary (ii) ny module proteinina Ny fahasamihafana dia aseho amin'ny fluid cerebrospinal (sary S5). Araka ny voalaza tetsy aloha, ny WGCNA dia ampiasaina hamaritana ny habetsaky ny module na ny lanjan'ny proteinina ao amin'ny atidoha (13). Ny sarintanin'ny volkano dia ampiasaina hamaritana ny fanehoana ny fahasamihafana misy ny proteinina modular ao amin'ny fluid cerebrospinal (AD/control). Ireo tarehimarika ireo dia mampiseho fa ny telo amin'ireo tontonana dimy dia mampiseho fironana fanehoana samihafa ao amin'ny atidoha sy ny tsiranoka amin'ny hazondamosina. Ny modules roa amin'ny tontonana synapse (M1 sy M12) dia mampiseho ny fihenan'ny haavon'ny habetsahan'ny atidoha AD, saingy mifanipaka tanteraka amin'ny proteinina mitombo ao amin'ny AD CSF (sary S5A). Ny modules mifandraika amin'ny neuron misy ny metabolome (M3 sy M38) dia nampiseho ny tsy fitoviana amin'ny atidoha sy ny tsiranoka cerebrospinal (sary S5E). Ny tontonana vascular koa dia nampiseho fironana fanehoan-kevitra samihafa, na dia nitombo tsikelikely aza ny modules (M6 sy M15) tao amin'ny atidoha AD ary nihena tao amin'ny CSF marary (sary S5B). Ny takelaka roa ambiny dia misy tambajotra glial lehibe izay ny proteinina dia voafehy tsy tapaka ao amin'ny efitrano roa (sary S5, C ary D).
Mariho fa tsy fahita amin'ny marika rehetra amin'ireo tontonana ireo ireo fironana ireo. Ohatra, ny tontonana synaptic dia ahitana proteinina maromaro izay mihena be ao amin'ny atidoha AD sy CSF (sary S5A). Anisan'ireo mari-pamantarana fluid cerebrospinal ambany ireo ny NPTX2 sy VGF an'ny M1, ary ny chromogranin B an'ny M12. Na izany aza, na dia eo aza ireo maningana ireo, ny ankamaroan'ny marika synaptic antsika dia avo lenta amin'ny tsiranoka AD. Amin'ny ankapobeny, ireo famakafakana ireo dia afaka nanavaka ny fironana manan-danja ara-statistika ao amin'ny atidoha sy ny haavon'ny fluid cerebrospinal amin'ny tsirairay amin'ireo tontonana dimy. Ireo fironana ireo dia manasongadina ny fifandraisana sarotra sy matetika samy hafa eo amin'ny atidoha sy ny fitenin'ny proteinina CSF amin'ny AD.
Avy eo, nampiasa famakafakana MS replication avo lenta (CSF replication 1) izahay mba hanaterana ny andiana biomarker 271 ho amin'ny tanjona faran'izay mampanantena sy azo averina (sary 5A). Ny kopian'ny CSF 1 dia misy santionany 96 avy amin'ny Emory Goizueta ADRC, ao anatin'izany ny fanaraha-maso, AsymAD, ary AD cohort (Table S1A). Ireo tranga AD ireo dia miavaka amin'ny fihenan'ny kognita malefaka (midika hoe MoCA, 20.0 ± 3.8), ary ny fiovan'ny AD biomarkers voamarina ao amin'ny fluid cerebrospinal (Table S1A). Mifanohitra amin'ny famakafakana CSF hitanay, ity replication ity dia atao amin'ny alàlan'ny fomba MS "single-shot" mahomby kokoa sy avo lenta kokoa (tsy misy fractionation an-tserasera), ao anatin'izany ny protocole fanomanana santionany tsotsotra izay manafoana ny filàna immunodepletion ny santionany tsirairay. . Fa kosa, ny "fantsona fanamafisana" iray efa lany amin'ny hery fiarovana dia ampiasaina hanamafisana ny famantarana ny proteinina tsy dia be loatra (37). Na dia mampihena ny totalin'ny fandrakofana proteome aza, ity fomba tifitra tokana ity dia mampihena be ny fotoanan'ny milina ary mampitombo ny isan'ny santionany misy marika TMT izay azo anaovana fanadihadiana azo atao (17, 38). Amin'ny fitambarany, ny famakafakana dia namaritra peptides 6,487, izay nalaina tany amin'ny proteomes 1,183 amin'ny tranga 96. Tahaka ny tamin'ny famakafakana CSF hitanay, ireo proteinina voatanisa ao anatin'ny 50% farafahakeliny amin'ny santionany ihany no nampidirina tao amin'ny kajy manaraka, ary ny angon-drakitra dia naverina noho ny fiantraikan'ny taona sy ny lahy sy ny vavy. Izany dia nitarika ny fanisana farany ny proteomes 792, ny 95% amin'ireo dia fantatra ihany koa tao amin'ny angon-drakitra CSF hita.
(A) Ny kendrena proteinina CSF mifandraika amin'ny ati-doha dia voamarina ao amin'ny vondrona CSF naverina voalohany ary tafiditra ao amin'ny tontonana farany (n = 60). (B ka hatramin'ny E) Ny haavon'ny biomarker panel (composite z-scores) norefesina tao amin'ireo vondrona replication CSF efatra. Ny t-test na ANOVA miaraka amin'ny fanitsiana taorian'ny Tukey dia nampiasaina hanombanana ny lanjan'ny statistika amin'ny fiovana be dia be amin'ny famakafakana tsirairay. CT, fanaraha-maso.
Koa satria liana manokana izahay amin'ny fanamarinana ny tanjona CSF mifandraika amin'ny atidoha 271 amin'ny alàlan'ny famakafakana feno, dia hametra ny fandinihana bebe kokoa an'io proteome replicated io amin'ireo marika ireo. Ao anatin'ireo proteinina 271 ireo, 100 no hita tao amin'ny CSF replication 1. Ny sary S6A dia mampiseho ny fanehoana ny fahasamihafana amin'ireo marika 100 mifanindry eo amin'ny fanaraha-maso sy ny santionan'ny replication AD. Ny synaptic sy metabolite histones dia mitombo indrindra amin'ny AD, raha ny proteinina vascular dia mihena indrindra amin'ny aretina. Ny ankamaroan'ny marika 100 mifanindry (n = 70) dia nitazona ny lalana mitovy amin'ny fiovan'ny angon-drakitra roa (sary S6B). Ireo marika CSF mifandraika amin'ny ati-doha 70 voamarina (Table S2H) dia maneho ny fironana amin'ny fanehoan-kevitry ny tontonana teo aloha, izany hoe ny fihenan'ny proteinina vascular sy ny fanaraha-maso ny tontonana hafa rehetra. Ny 10 amin'ireo proteinina voamarina 70 ireo ihany no naneho fiovana tamin'ny habetsahan'ny AD izay nifanohitra tamin'ireo fironana tontonana ireo. Mba hamoronana tontonana izay maneho tsara ny fironana ankapobeny amin'ny atidoha sy ny fluid cerebrospinal, dia nesorinay ireo proteinina 10 ireo tamin'ny tontonana mahaliana izay nohamarininay tamin'ny farany (sary 5A). Noho izany, ny tontonana amin'ny farany dia ahitana proteinina 60 voamarina ao amin'ny vondrona CSF AD tsy miankina roa mampiasa fanomanana santionany sy famakafakana sehatra MS. Ny teti-pitenenana z-score amin'ireo tontonana farany ireo ao amin'ny CSF copy 1 control sy AD dia nanamafy ny fironana tontonana hita tao amin'ny CSF cohort hitanay (sary 5B).
Amin'ireo proteinina 60 ireo dia misy molekiola fantatra fa mifandray amin'ny AD, toy ny osteopontin (SPP1), izay cytokine pro-inflammatoire izay mifandray amin'ny AD amin'ny fandalinana maro (39-41), ary GAP43, proteinina synaptic. izay mifandray mazava amin'ny neurodegeneration (42). Ny proteinina voamarina indrindra dia marika mifandraika amin'ny aretina neurodegenerative hafa, toy ny amyotrophic lateral sclérose (ALS) mifandraika amin'ny superoxide dismutase 1 (SOD1) sy ny aretina Parkinson mifandraika amin'ny desaccharase (PARK7). Nohamarininay ihany koa fa marika maro hafa, toy ny SMOC1 sy ny proteinina 1 (BASP1) manankarena amin'ny atidoha, dia nametra ny rohy teo aloha amin'ny neurodegeneration. Tsara ny manamarika fa noho ny fahabetsahan'izy ireo amin'ny ankapobeny ao amin'ny proteome CSF, dia sarotra ho antsika ny mampiasa ity fomba fisavana tifitra tokana avo lenta ity mba hamantarana azo antoka ny MAPT sy ny proteinina hafa mifandraika amin'ny AD (ohatra, NEFL sy NRGN). ) ( 43, 44 ).
Avy eo dia nanamarina ireo marika 60 laharam-pahamehana ireo izahay tamin'ny famakafakana famerenana telo fanampiny. Ao amin'ny CSF Copy 2, dia nampiasa TMT-MS tokana izahay mba handinihana vondrona tsy miankina amin'ny fanaraha-maso 297 sy santionany AD avy amin'i Emory Goizueta ADRC (17). Ny replication CSF 3 dia nahitana famerenana indray ny angon-drakitra TMT-MS azo avy amin'ny fanaraha-maso 120 sy ny marary AD avy any Lausanne, Soisa (45). Hitanay mihoatra ny roa ampahatelon'ny marika laharam-pahamehana 60 isaky ny angon-drakitra. Na dia nampiasa sehatra MS sy TMT (45, 46) aza ny fandalinana Soisa, dia namerina mafy ny fironana amin'ny tontonana izahay tamin'ny famakafakana miverimberina roa (sary 5, C sy D, ary tabilao S2, I, ary J). Mba hanombanana ny maha-tokana ny aretina ao amin'ny vondronay, dia nampiasa TMT-MS izahay mba hamakafaka ny angon-drakitra replication fahefatra (CSF replication 4), izay tsy ahitana afa-tsy ny fanaraha-maso (n = 18) sy AD (n = 17) tranga, fa koa PD ( n = 14)), ALS (n = 18) ary santionany dementia frontotemporal (FTD) (n = 11) (Table S1A). Nahomby ny fanisana ny roa ampahatelon'ny proteinina tontonana amin'ity vondrona ity (38 amin'ny 60). Ireo vokatra ireo dia manasongadina ny fiovan'ny AD amin'ny takelaka biomarker dimy (sary 5E sy Table S2K). Ny fitomboan'ny vondrona metabolite dia naneho ny mari-pahaizana AD matanjaka indrindra, arahin'ny vondrona myelination sy glial. Amin'ny lafiny kely kokoa, ny FTD dia mampiseho fitomboana eo amin'ireo tontonana ireo, izay mety ho taratry ny fiovan'ny tambajotra (17). Mifanohitra amin'izany kosa, ny ALS sy ny PD dia nampiseho saika mitovy amin'ny myelination, glial, ary metabolome amin'ny vondrona mpanara-maso. Amin'ny ankapobeny, na eo aza ny fahasamihafan'ny fanomanana santionany, ny sehatra MS, ary ny fomba fandrefesana TMT, ireo famakafakana miverimberina ireo dia mampiseho fa ny marika tontonana laharam-pahamehanay dia manana fiovana voafaritra manokana AD amin'ny santionany CSF tsy manam-paharoa 500.
Ny neurodegeneration AD dia fantatra be taona maromaro talohan'ny nanombohan'ny soritr'aretina kognitika, noho izany dia ilaina maika ny biomarkers an'ny AsymAD (5, 31). Na izany aza, mihamaro hatrany ny porofo mampiseho fa ny biolojian'ny AsymAD dia lavitra ny homogeneous, ary ny fifandraisana sarotra amin'ny risika sy ny faharetana dia mitarika amin'ny fahasamihafan'ny tsirairay amin'ny fivoaran'ny aretina manaraka (47). Na dia ampiasaina hamantarana tranga AsymAD aza, ny haavon'ny biomarker CSF fototra (Aβ1-42, total tau ary p-tau) dia tsy voaporofo fa afaka maminavina amin'ny fomba azo antoka hoe iza no handroso amin'ny dementia (4, 7), izay manondro bebe kokoa. ilaina ny hampidirana fitaovana biomarker holistic mifototra amin'ny lafiny maro amin'ny fizika ati-doha mba hanaparitahana marina ny loza mety hitranga amin'ity mponina ity. Noho izany, nodinihinay avy eo ny tontonana biomarker voamarina AD ao amin'ny mponina AsymAD amin'ny CSF kopia 1. Ireo tranga 31 AsymAD ireo dia nampiseho ny haavon'ny biomarker fototra tsy ara-dalàna (Aβ1-42 / total tau ELISA ratio, <5.5) ary ny fahalalana feno (midika hoe MoCA, 27.1). ± 2.2) (Tabilao S1A). Ankoatr'izay, ny olona rehetra miaraka amin'ny AsymAD dia manana salan'ny dementia klinika amin'ny 0, izay manondro fa tsy misy porofo ny fihenan'ny fahaiza-manaon'ny kognita na ny asany isan'andro.
Nodinihinay aloha ny haavon'ny tontonana voamarina ao amin'ny 96 CSF replika 1, anisan'izany ny cohort AsymAD. Hitanay fa ny tontonana maromaro ao amin'ny vondrona AsymAD dia manana fiovana be dia be toy ny AD, ny tontonana vascular dia nampiseho fironana midina ao amin'ny AsymAD, raha toa kosa ny tontonana hafa rehetra dia mampiseho fironana miakatra (sary 6A). Noho izany, ny tontonana rehetra dia naneho fifandraisana lehibe tamin'ny ELISA Aβ1-42 sy ny totalin'ny tau (sary 6B). Mifanohitra amin'izany, ny fifandraisana misy eo amin'ny vondrona sy ny isa MoCA dia somary mahantra. Ny iray amin'ireo fikarohana manaitra indrindra amin'ireo famakafakana ireo dia ny habetsahan'ny tontolon'ny tontonana ao amin'ny cohort AsymAD. Araka ny asehon'ny sary 6A, ny haavon'ny tontonana ao amin'ny vondrona AsymAD dia matetika miampita ny haavon'ny tontonana amin'ny vondrona mpanara-maso sy ny vondrona AD, izay mampiseho fiovaovana avo lenta. Mba hijerena bebe kokoa an'io heterogeneity an'ny AsymAD io, dia nampihatra ny fanadihadiana Multidimensional Scaling (MDS) izahay tamin'ny tranga 96 CSF replication 1. Ny famakafakana MDS dia ahafahana mijery ny fitoviana misy eo amin'ireo tranga mifototra amin'ny fari-piainana sasany ao amin'ny fitambaran'ny angona. Ho an'ity famakafakana cluster ity dia mampiasa ireo marika tontonana voamarina ihany izahay izay manana fiovana manan-danja ara-statistika (P <0.05, AD / fanaraha-maso) amin'ny ambaratonga CSF sy replication 1 proteome (n = 29) (Table S2L). Ity famakafakana ity dia namokatra clustering spatial mazava eo amin'ny fifehezantsika sy ny raharaha AD (sary 6C). Mifanohitra amin'izany kosa, ny tranga AsymAD sasany dia mivondrona mazava ao amin'ny vondrona mpanara-maso, fa ny hafa kosa ao amin'ny tranga AD. Mba hijerena bebe kokoa an'io heterogène AsymAD io, dia nampiasa ny sarintany MDS izahay mba hamaritana vondrona roa amin'ireo tranga AsymAD ireo. Ny vondrona voalohany dia nahitana tranga AsymAD nivondrona akaiky kokoa ny fanaraha-maso (n = 19), raha ny vondrona faharoa kosa dia voamariky ny tranga AsymAD miaraka amin'ny mombamomba ny marika akaiky kokoa an'i AD (n = 12).
(A) Ny haavon'ny fanehoana (z-score) an'ny vondrona biomarker CSF amin'ny santionany 96 ao amin'ny CSF replication 1 cohort, anisan'izany ny AsymAD. Ny famakafakana ny fahasamihafana amin'ny fanitsiana ny post-correction an'i Tukey dia nampiasaina hanombanana ny lanjan'ny statistika amin'ny fiovan'ny haben'ny tontonana. (B) Famakafakana mifandraika amin'ny haavon'ny proteinina tontonana (z-score) miaraka amin'ny isa MoCA sy ny totalin'ny tau ao amin'ny santionany ELISA Aβ1-42 sy CSF kopia 1. Ny coefficient correlation Pearson miaraka amin'ny sanda P mifandraika dia aseho. (C) Ny MDS amin'ny tranga 96 CSF kopia 1 dia nifototra tamin'ny haavon'ny mari-pandrefesana 29 voamarina, izay niova be tamin'ny fikarohana sy ny CSF kopia 1 data set [P <0.05 AD / control (CT)]. Ity famakafakana ity dia nampiasaina mba hizarana ny vondrona AsymAD ho subgroups (n = 19) sy AD (n = 12). (D) Ny sarin'ny volkano dia mampiseho ny fanehoana tsy fitoviana amin'ny proteinina CSF replication 1 rehetra miaraka amin'ny fiovan'ny log2 fold (x-axis) raha oharina amin'ny sanda P statistika -log10 eo amin'ireo vondrona AsymAD roa. Ny biomarkers tontonana dia miloko. (E) CSF replication 1 habetsahan'ny biomarkers vondrona fifantenana dia samy hafa aseho eo amin'ny AsymAD subgroups. Ny fanadihadiana nataon'i Tukey momba ny fahasamihafana dia nampiasaina hanombanana ny lanjan'ny statistika.
Nodinihinay ny fanehoana proteinina samihafa eo amin'ireo fanaraha-maso ireo sy ireo tranga AsymAD toa an'i AD (sary 6D sy Table S2L). Ny sarintanin'ny volkano vokatr'izany dia mampiseho fa marika tontonana 14 no niova be teo amin'ireo vondrona roa ireo. Ny ankamaroan'ireo marika ireo dia mpikambana ao amin'ny synapse sy metabolome. Na izany aza, ny SOD1 sy ny myristoylated alanine-rich protein kinase C substrate (MARCKS), izay mpikambana ao amin'ny myelin sy glial immune group, dia anisan'io vondrona io ihany koa (sary 6, D ary E). Ny tontonana vascular koa dia nanome marika roa izay nihena be tao amin'ny vondrona AsymAD toa an'i AD, anisan'izany ny proteinina AE 1 (AEBP1) ary mameno ny fianakaviana C9. Tsy nisy fahasamihafana lehibe teo amin'ny fanaraha-maso sy ny AD-like AsymAD subgroups ao amin'ny ELISA AB1-42 (P = 0.38) sy p-tau (P = 0.28), fa misy tokoa ny fahasamihafana lehibe eo amin'ny totalin'ny tau (P = 0.0031). ) (sary S7). Misy marika tontonana maromaro izay manondro fa ny fiovana eo amin'ny vondrona AsymAD roa dia manan-danja kokoa noho ny totalin'ny tau (ohatra, YWHAZ, SOD1, ary MDH1) (sary 6E). Amin'ny ankapobeny, ireo valiny ireo dia manondro fa ny tontonana voamarina dia mety misy biomarker izay mety hampidi-doza sy mety hampidi-doza ny marary voan'ny aretina asymptomatic.
Ilaina maika ny fitaovana biomarker mifototra amin'ny rafitra mba handrefesana sy hikendry ny pathophysiology isan-karazany ao ambadiky ny AD. Ireo fitaovana ireo dia antenaina fa tsy hanova ny rafitry ny diagnostika AD, fa hampiroborobo ny fananganana paikady fitsaboana mahomby sy manokana amin'ny marary (1, 2). Ho an'ity tanjona ity, dia nampihatra fomba fiasa proteomika feno tsy miangatra amin'ny atidoha AD sy CSF izahay mba hamantarana ireo biomarker CSF mifototra amin'ny Internet izay taratry ny karazana pathophysiology mifototra amin'ny atidoha. Ny famakafakana nataonay dia namokatra takelaka biomarker CSF dimy, izay (i) maneho ny synapses, ny lalan-drà, ny myelin, ny tsy fahampian'ny hery fiarovana ary ny metabolika; (ii) mampiseho ny famerenana matanjaka amin'ny sehatra MS samihafa; (iii) Asehoy ny fiovaovan'ny aretina miandalana mandritra ny dingana voalohany sy faran'ny AD. Amin'ny ankapobeny, ireo valim-pikarohana ireo dia maneho dingana mampanantena amin'ny fampivoarana fitaovana biomarker isan-karazany, azo ianteherana, miompana amin'ny tranonkala ho an'ny fikarohana AD sy ny fampiharana klinika.
Ny vokatray dia mampiseho ny fandaminana tena voatahiry ao amin'ny proteome tambajotra atidoha AD ary manohana ny fampiasana azy ho vatofantsika ho an'ny fivoaran'ny biomarker mifototra amin'ny rafitra. Ny famakafakana ataonay dia mampiseho fa ny angona TMT-MS tsy miankina roa misy atidoha AD sy AsymAD dia manana modularity matanjaka. Ireo fikarohana ireo dia manitatra ny asantsika teo aloha, mampiseho ny fitehirizana ny maody mahery vaika mihoatra ny 2,000 ati-doha avy amin'ny vondrona tsy miankina maromaro ao amin'ny cortex frontal, parietal ary temporal (17). Ity tamba-jotra marimaritra iraisana ity dia maneho ny fiovana mifandraika amin'ny aretina isan-karazany hita amin'ny fikarohana ankehitriny, ao anatin'izany ny fampitomboana ny maodely mamaivay glial sy ny fihenan'ny modules manankarena neuron. Tahaka ny fikarohana amin'izao fotoana izao, ity tamba-jotra midadasika ity dia manasongadina fiovana modular lehibe ao amin'ny AsymAD, mampiseho karazana pathophysiology preclinical isan-karazany (17).
Na izany aza, ao anatin'io rafitra mifototra amin'ny rafitra mpandala ny nentin-drazana io, dia misy heterogène biolojika tsara kokoa, indrindra eo amin'ny olona amin'ny dingana voalohan'ny AD. Ny tontolon'ny biomarker anay dia afaka maneho vondrona roa ao amin'ny AsymAD, izay mampiseho ny fanehoana fahasamihafana lehibe amin'ny marika CSF marobe. Ny vondronay dia afaka nanasongadina ny fahasamihafan'ny biôlôjika misy eo amin'ireo vondrona roa ireo, izay tsy hita mazava amin'ny haavon'ny biomarkers fototra AD. Raha ampitahaina amin'ny vondrona mpanara-maso, ny Aβ1-42 / total tau ratios an'ireo olona AsymAD ireo dia ambany dia ambany. Na izany aza, ny totalin'ny tau ihany no tsy nitovy be teo amin'ny vondrona AsymAD roa, raha ny Aβ1-42 sy ny p-tau kosa dia nitohy hatrany. Satria ny CSF tau avo lenta dia toa maminavina tsara kokoa ny soritr'aretina ara-tsaina noho ny Aβ1-42 (7), dia miahiahy izahay fa ireo vondrona AsymAD roa dia mety manana risika samihafa amin'ny fivoaran'ny aretina. Raha jerena ny haben'ny santionany voafetra amin'ny AsymAD sy ny tsy fahampian'ny angon-drakitra lavitr'ezaka, dia ilaina ny fikarohana fanampiny mba hahazoana antoka ireo fehin-kevitra ireo. Na izany aza, ireo valiny ireo dia manondro fa ny tontolon'ny CSF mifototra amin'ny rafitra dia afaka manatsara ny fahafahantsika manara-maso tsara ny olona mandritra ny dingana asymptomatic amin'ny aretina.
Amin'ny ankapobeny, ny fikarohanay dia manohana ny andraikitry ny fiasa biolojika marobe amin'ny pathogenesis ny AD. Na izany aza, ny metabolisma angovo tsy voafehy no lasa lohahevitra nisongadina tamin'ireo takelaka fametahana marika dimy voamarina. Ny proteinina metabolika, toy ny hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase 1 (HPRT1) sy ny lactate dehydrogenase A (LDHA), no biomarker synaptic voamarina indrindra, izay manondro fa ny fitomboan'ny AD CSF dia firaisana ara-nofo azo averina. Ny lalan-drantsika sy ny takelaka glial dia misy marika maromaro tafiditra amin'ny metabolisma ny akora oxidative. Ireo fikarohana ireo dia mifanaraka amin'ny anjara asa lehibe ataon'ny fizotran'ny metabolika ao amin'ny atidoha manontolo, tsy vitan'ny hoe mameno ny filan'ny angovo avo lenta amin'ny neurons, fa koa mameno ny fangatahana angovo avo amin'ny astrocytes sy ny sela glial hafa (17, 48). Ny valiny dia manohana ny porofo mitombo fa ny fiovan'ny tanjaky ny redox sy ny fahatapahan'ny lalan'ny angovo dia mety ho fifandraisana fototra eo amin'ireo dingana manan-danja maro tafiditra amin'ny pathogenesis ny AD, anisan'izany ny aretina mitochondrial, ny areti-maso glial-mediated, ary ny fahasimban'ny Vascular (49). Ankoatr'izay, ny biomarker amin'ny fluid cerebrospinal metabolika dia misy proteinina manankarena be dia be eo amin'ny fifehezantsika sy ny subgroups AsymAD toa an'i AD, izay manoro hevitra fa ny fanelingelenana ireo lalan'ny angovo sy redox ireo dia mety ho fanakianana amin'ny dingana mialoha ny aretina.
Ny fironan'ny atidoha sy ny fluid cerebrospinal samihafa hitanay dia manana fiantraikany biolojika mahaliana ihany koa. Ny synapses sy ny metabolomes manankarena amin'ny neurons dia mampiseho ny fihenan'ny haavon'ny atidoha AD ary ny fitomboan'ny fluid cerebrospinal. Raha jerena fa ny neuron dia manankarena mitochondria mamokatra angovo amin'ny synapses mba hanomezana angovo ho an'ny famantarana manokana (50), dia andrasana ny fitoviana amin'ny mombamomba ireo vondrona neuron roa ireo. Ny fahaverezan'ny neurônina sy ny fivoahana ny sela simba dia afaka manazava ireo fironana ao amin'ny atidoha sy ny CSF amin'ny aretina any aoriana, saingy tsy afaka manazava ny fiovan'ny tontonana voalohany izay hitantsika (13). Ny fanazavana iray mety ho an'ireo fikarohana ireo amin'ny aretina asymptomatic tany am-boalohany dia ny fanetezana synaptic tsy ara-dalàna. Ny porofo vaovao amin'ny maodely totozy dia manoro hevitra fa ny phagocytosis synaptic mpanelanelana microglia dia mety ho mavitrika amin'ny AD ary mitarika amin'ny fahaverezan'ny synaps aloha ao amin'ny atidoha (51). Ity fitaovana synaptic nariana ity dia mety hiangona ao amin'ny CSF, ka izany no antony hijerena ny fitomboan'ny CSF ao amin'ny tontonana neuron. Mety hanazava amin'ny ampahany ihany koa ny fitomboan'ny proteinina glial izay hitantsika ao amin'ny atidoha sy ny fluid cerebrospinal mandritra ny fizotry ny aretina. Ho fanampin'ny fanetezana synaptic, ny tsy fetezana ankapobeny amin'ny lalan'ny exocytic dia mety hitarika amin'ny atidoha sy ny fanehoana CSF amin'ny marika neuronal. Ny fanadihadiana maromaro dia naneho fa niova ny votoatin'ny exosome amin'ny pathogenesis ny atidoha AD (52). Ny lalan'ny extracellular dia tafiditra amin'ny fihanaky ny Aβ (53, 54). Tsara ny manamarika fa ny fanafoanana ny sekretera exosomal dia mety hampihena ny patolojia mitovy amin'ny AD amin'ny maodely totozy transgenika AD (55).
Mandritra izany fotoana izany, ny proteinina ao amin'ny tontonana vascular dia nampiseho fitomboana antonony tao amin'ny atidoha AD, saingy nihena be tao amin'ny CSF. Ny sakana amin'ny ati-doha (BBB) dia afaka manazava amin'ny ampahany ireo fikarohana ireo. Maro ny fanadihadiana momba ny olombelona postmortem tsy miankina no naneho ny fahapotehan'ny BBB tamin'ny AD (56, 57). Ireo fanadihadiana ireo dia nanamafy ny hetsika tsy ara-dalàna isan-karazany manodidina an'io sela endothelial voaisy tombo-kase io, ao anatin'izany ny fivoahan'ny capillary ao amin'ny ati-doha sy ny fanangonana proteinina entin'ny ra (57). Izany dia afaka manome fanazavana tsotra momba ny fiakaran'ny proteinina vascular ao amin'ny atidoha, saingy tsy afaka manazava tanteraka ny fihenan'ireo proteinina ireo ao amin'ny fluid cerebrospinal. Ny iray dia ny hoe ny rafi-pitatitra foibe dia mazoto mitoka-monina ireo molekiola ireo mba hamahana ny olan'ny fitomboan'ny areti-maso sy ny adin-tsaina oxidative. Ny fihenan'ny sasany amin'ireo proteinina CSF henjana indrindra amin'ity tontonana ity, indrindra fa ireo tafiditra amin'ny fandrindrana ny lipoprotein, dia mifandray amin'ny fanakanana ny haavon'ny areti-mifindra sy ny fizotry ny neuroprotective amin'ny karazana oksizenina mihetsika. Marina izany ho an'ny Paroxonase 1 (PON1), anzima mifamatotra amin'ny lipoprotein izay tompon'andraikitra amin'ny fampihenana ny haavon'ny adin-tsaina amin'ny oksidia (58, 59). Alpha-1-microglobulin / bikunin precursor (AMBP) dia marika iray hafa ambany kokoa amin'ny vondrona vascular. Izy io no mpialoha lalana ny bikunin mpitatitra lipida, izay tafiditra amin'ny fanafoanana ny areti-maso sy ny fiarovana ny neurologique (60, 61).
Na dia eo aza ny fiheverana mahaliana isan-karazany, ny tsy fahafahana mamantatra mivantana ny mekanika aretina biochemika dia famerana fanta-daza amin'ny famakafakana proteomika entin'ny fikarohana. Noho izany, ilaina ny fikarohana fanampiny mba hamaritana amim-pahatokiana ny mekanika ao ambadik'ireo takelaka biomarker ireo. Mba hirosoana amin'ny fampandrosoana ny fanadihadiana klinika miorina amin'ny MS, ny fitarihana amin'ny ho avy dia mitaky ihany koa ny fampiasana fomba fandrefesana lasibatra ho an'ny fanamarinana biomarker lehibe, toy ny fanaraha-maso ny fanehoan-kevitra mifantina na mifanitsy (62). Nampiasa ny fanaraha-maso ny fanehoan-kevitra mifanitsy (63) izahay vao haingana mba hanamarinana ny fiovan'ny proteinina CSF voalaza eto. Ny kendrena tontonana laharam-pahamehana maromaro no isaina amin'ny fahamendrehana lehibe, ao anatin'izany ny YWHAZ, ALDOA, ary SMOC1, izay sarintany amin'ny synapse, metabolism ary ny areti-maso (63). Ny fahazoana angona tsy miankina (DIA) sy ny paikady hafa mifototra amin'ny MS dia mety ilaina ihany koa amin'ny fanamarinana tanjona. Bud et al. (64) Naseho vao haingana fa misy fifandonana lehibe eo amin'ny AD biomarkers hita ao amin'ny angon-drakitra fikarohana CSF sy ny angon-drakitra tsy miankina DIA-MS, izay misy santionany 200 CSF avy amin'ny vondrona Eoropeana telo samihafa. Ireo fanadihadiana vao haingana ireo dia manohana ny mety hisian'ny tontonana hiova ho fitiliana azo antoka miorina amin'ny MS. Ny antibody nentim-paharazana sy ny fitiliana mifototra amin'ny aptamer dia zava-dehibe ihany koa amin'ny fampandrosoana bebe kokoa ny biomarkers AD. Noho ny tsy fahampian'ny CSF dia sarotra kokoa ny mamantatra ireo biomarker ireo amin'ny fampiasana fomba fiasa MS avo lenta. NEFL sy NRGN dia ohatra roa amin'ny biomarker CSF ambany be, izay voapetaka amin'ny tontonana amin'ny famakafakana feno, saingy tsy azo tsapain-tanana amin'ny alàlan'ny paikady MS tokana. Ny paikady mikendry mifototra amin'ny antibody marobe, toy ny PEA, dia mety hampiroborobo ny fiovan'ny klinika amin'ireo marika ireo.
Amin'ny ankapobeny, ity fandalinana ity dia manome fomba fiasa proteomika tokana ho an'ny famantarana sy fanamarinana ny biomarker CSF AD mifototra amin'ny rafitra samihafa. Ny fanatsarana ireo takelaka marika ireo amin'ny vondrona AD fanampiny sy ny sehatra MS dia mety hanaporofo fa mampanantena ny hampandroso ny stratification sy ny fitsaboana ny risika AD. Ny fandalinana izay manombana ny haavon'ny lavan'ireo tontonana ireo rehefa mandeha ny fotoana dia zava-dehibe ihany koa mba hamaritana hoe iza amin'ireo marika no manara-maso tsara ny mety hisian'ny aretina aloha sy ny fiovan'ny hamafin'ny aretina.
Ankoatra ireo santionany 3 nalain'ny CSF, ny santionany CSF rehetra nampiasaina tamin'ity fanadihadiana ity dia nangonina teo ambany fiahian'ny Emory ADRC na ireo andrim-pikarohana mifandray akaiky. Ny fitambaran'ny santionany Emory CSF efatra dia nampiasaina tamin'ireo fandalinana proteomika ireo. Ny vondrona CSF dia hita fa misy santionany avy amin'ny fanaraha-maso ara-pahasalamana 20 sy marary 20 AD. Ny kopia CSF 1 dia ahitana santionany avy amin'ny fanaraha-maso ara-pahasalamana 32, olona 31 AsymAD, ary olona 33 AD. Ny kopia CSF 2 dia misy fanaraha-maso 147 ary santionany 150 AD. Ny cohort CSF replication 4 misy aretina maro dia nahitana fanaraha-maso 18, 17 AD, 19 ALS, 13 PD, ary santionany 11 FTD. Araka ny fifanarahana nankatoavin'ny Emory University Institutional Review Board, ny mpandray anjara rehetra amin'ny fianarana Emory dia nahazo fankatoavana. Araka ny voalazan'ny 2014 National Institute of Aging Best Practice Guidelines for Alzheimer's Centers (https://alz.washington.edu/BiospecimenTaskForce.html), ny fluid cerebrospinal dia nangonina sy voatahiry tamin'ny puncture lumbar. Ny marary Control sy AsymAD ary AD dia nahazo fanombanana ara-tsaina manara-penitra tao amin'ny Emory Cognitive Neurology Clinic na Goizueta ADRC. Ny santionan'ny fluid cerebrospinal dia notsapain'ny INNO-BIA AlzBio3 Luminex ho an'ny ELISA Aβ1-42, total tau sy p-tau analysis (65). Ny soatoavin'ny ELISA dia ampiasaina hanohanana ny fanasokajiana diagnostika ny lohahevitra mifototra amin'ny fepetra tapaka AD biomarker (66, 67). Ny angona demografika sy diagnostika fototra ho an'ny diagnosy CSF hafa (FTD, ALS, ary PD) dia azo avy amin'ny Emory ADRC na ireo andrim-pikarohana mifandray. Ny metadata famintinana tranga ho an'ireo tranga Emory CSF ireo dia hita ao amin'ny tabilao S1A. Ny toetran'ny Swiss CSF replication 3 cohort dia efa navoaka teo aloha (45).
Nahita ny santionany ny CSF. Mba hampitomboana ny halalin'ny fahitanay ny angon-drakitra CSF, dia natao alohan'ny trypsinization ny fanjifana hery fiarovana amin'ny proteinina be dia be. Raha fintinina, 130 μl ny CSF avy amin'ny santionany CSF tsirairay 40 sy ny volume mitovy (130 μl) ny High Select Top14 Abundance Protein Depletion Resin (Thermo Fisher Scientific, A36372) dia napetraka tao amin'ny tsanganana spin (Thermo Fisher Scientific, A89868) tao amin'ny efitrano. Temperature Incubate). Rehefa avy mihodina mandritra ny 15 minitra, dia manodina ny santionany amin'ny 1000g mandritra ny 2 minitra. Ny fitaovana sivana ultracentrifugal 3K (Millipore, UFC500396) dia nampiasaina mba hampifantohana ny santionan'ny effluent amin'ny alàlan'ny centrifugal amin'ny 14,000g mandritra ny 30 minitra. Alefaso ny santionany rehetra amin'ny 75 μl miaraka amin'ny saline phosphate buffered. Ny fatran'ny proteinina dia nodinihina tamin'ny fomba asidra bicinchoninic (BCA) araka ny protocole mpanamboatra (Thermo Fisher Scientific). Ny CSF immunodepleted (60 μl) avy amin'ny santionany 40 dia levonina miaraka amin'ny lysyl endopeptidase (LysC) sy trypsin. Raha fintinina, ny santionany dia nihena sy alkylated amin'ny 1.2 μl 0.5 M tris-2 (-carboxyethyl) -phosphine sy 3 μl 0.8 M chloroacetamide amin'ny 90 ° C nandritra ny 10 minitra, ary avy eo sonicated amin'ny rano fandroana nandritra ny 15 minitra. Ny santionany dia nopotehina tamin'ny 193 μl 8 M urea buffer [8 M urea sy 100 mM NaHPO4 (pH 8.5)] ho amin'ny fifantohana farany amin'ny 6 M urea. LysC (4.5 μg; Wako) dia ampiasaina amin'ny fandevonan-kanina mandritra ny alina amin'ny mari-pana. Ny santionany dia nalevina tamin'ny urea 1 M miaraka amin'ny 50 mM ammonium bikarbonate (ABC) (68). Ampio trypsin (Promega) mitovy fatra (4,5 μg), ary atsipazo mandritra ny 12 ora ilay santionany. Asidra ny vahaolana peptide levonina amin'ny fifantohana farany amin'ny 1% formic acid (FA) sy 0.1% trifluoroacetic acid (TFA) (66), ary avy eo dia esorina miaraka amin'ny tsanganana 50 mg Sep-Pak C18 (Rano) araka ny voalaza etsy ambony (25). . Avy eo ny peptide dia nopotehina tamin'ny 1 ml ny 50% acetonitrile (ACN). Mba hanamafisana ny fatran'ny proteinina amin'ny batch (25), ny aliquots 100 μl avy amin'ny santionany CSF 40 rehetra dia natambatra mba hamoronana santionany mifangaro, izay nozaraina ho santionany dimy manerantany (GIS) (48). Ny santionany tsirairay sy ny fenitra mitambatra dia maina amin'ny alàlan'ny vacuum haingam-pandeha (Labconco).
CSF dia mandika ny santionany. Dayon sy ny mpiara-miasa dia nanoritsoritra ny fihenan'ny hery fiarovana sy ny fandevonan-kanina ny santionany CSF 3 (45, 46). Ny santionan'ny replika sisa tavela dia tsy nisy immunodepleted tsirairay. Alefaso ireo santionany tsy nesorina ao amin'ny trypsin araka ny voalaza teo aloha (17). Ho an'ny famakafakana miverimberina tsirairay, ny aliquots 120 μl amin'ny peptide eluted avy amin'ny santionany tsirairay dia natambatra ary nozaraina ho aliquots mitovy habe ho ampiasaina ho fenitra anatiny manerantany misy marika TMT (48). Ny santionany tsirairay sy ny fenitra mitambatra dia maina amin'ny alàlan'ny vacuum haingam-pandeha (Labconco). Mba hanamafisana ny famantarana ny proteinina CSF ambany be, amin'ny fampifangaroana 125 μl avy amin'ny santionany tsirairay, dia nisy santionany "nohatsaraina" nomanina ho an'ny famakafakana famerenana tsirairay [izany hoe, santionany biolojika izay maka tahaka ny santionan'ny fikarohana, fa ny vola azo dia lehibe kokoa (37, 69)] natambatra ho santionany CSF mifangaro (17). Ny santionany mifangaro dia nesorina tamin'ny immunoremoved tamin'ny fampiasana 12 ml High Select Top14 Abundance Protein Removal Resin (Thermo Fisher Scientific, A36372), levonina araka ny voalaza etsy ambony, ary tafiditra ao anatin'ny marika TMT maromaro manaraka.
Fotoana fandefasana: Aug-27-2021