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Nov 02, 2023

뇌 내피 세포는 다양하고 아밀로이드에 의해 교란됩니다

2023년 3월 28일 내피 세포는 대부분의 연구에서 상대적으로 간과되어 왔습니다.

2023년 3월 28일

내피 세포는 뇌의 단일 세포 유전자 발현에 대한 대부분의 연구에서 상대적으로 간과되어 왔습니다. 이제 매사추세츠 종합병원(찰스타운)의 Rachel Bennett이 이끄는 연구자들은 이 문제를 해결하려고 노력하고 있습니다. 2월 16일 bioRXiv에 게시된 사전 출판물에서 그들은 사후 인간 두뇌의 5개 피질 영역에서 추출한 내피 세포에 대한 단일 핵 RNA-Seq 연구를 설명합니다. 세포는 건강한 뇌 조직에서 뚜렷한 지역적 전문성을 나타냈습니다. AD 병리가 있는 경우 세포는 유전자의 약 10%가 활성화되거나 억제되는 등 극적으로 변화했습니다. 특히, 아밀로이드 플라크는 뇌 아밀로이드 혈관병증(CAA)과 다른 반응을 유발했습니다. 이번 발견은 지역적 취약성을 설명하는 데 도움이 될 수 있으며 질병에 대한 혈관 기여에 대한 향후 연구를 안내할 수 있다고 저자는 제안했습니다.

캘리포니아 대학교 샌프란시스코 캠퍼스의 Andrew Yang은 이 연구가 여러 뇌 영역을 조사한 최초의 AD 단일 세포 발현 연구 중 하나라고 언급하면서 이 연구의 엄격함을 칭찬했습니다. "이것은 또한 인간 뇌 내피 세포의 분자 변화를 병리와 연결하는 최초의 연구 중 하나입니다. 이는 이러한 변화가 무엇을 의미할 수 있는지에 대한 통찰력 있는 맥락을 제공합니다."라고 Yang은 Alzforum에 썼습니다(전체 논평은 아래 참조).

최근 몇 년 동안 AD 뇌에 대한 단일 핵 RNA-Seq 연구가 많이 있었지만 내피 세포는 일반적으로 분리된 세포의 작은 부분만을 차지합니다(2019년 5월 뉴스, 2019년 11월 뉴스). 거의 4,000개의 내피 세포를 자세히 살펴보면 알츠하이머병 뇌에서 수많은 변화가 발견되었으며, 특히 혈관 신생 및 항원 제시를 제어하는 ​​유전자의 증가가 발견되었습니다(2020년 10월 뉴스). 한편 Yang은 스탠포드 대학의 Tony Wyss-Coray 연구실에서 36,000개 이상의 내피 세포를 분리하고 그들이 거주하는 혈관 유형(동맥, 정맥 또는 모세 혈관)에 따라 유전자 발현이 어떻게 변하는지 설명했습니다(2021년 5월 뉴스).

고유한 서명 . 알츠하이머병 뇌에서 내피 세포 유전자의 상향(분홍색) 및 하향 조절(파란색)은 지역에 따라 다릅니다. 발현은 일차 시각 피질(V1)과 시각 연관 피질(V2)에서 가장 많이 변했으며, 전두엽 피질(PFC), 내부 측두엽(ITG) 및 내후각 피질(EC)에서는 더 적은 수의 유전자가 영향을 받았습니다. [Bryant et al., 2023 bioRXiv 제공]

그럼에도 불구하고, 인간 뇌의 내피 세포의 지역적 변이를 체계적으로 프로파일링한 사람은 아무도 없었습니다. 제1저자인 애니 브라이언트(Annie Bryant)는 이 일을 맡아 32개의 사후 뇌의 5개 피질 영역에서 총 51,586개의 내피 세포를 분리했습니다. 뇌 중 16개는 Braak 단계 III 이상에서 알츠하이머병이 있었고, 5개는 Braak 단계 II에서 중간 병리가 있었고, 11개는 병리가 없었습니다(즉, Braak 단계 I 또는 0). 모든 기증자는 사망 당시 60세 이상이었습니다. .

11개의 건강한 뇌에서 채취한 내피 세포의 단일핵 RNA-Seq은 위치에 따라 200~400개의 유전자 발현이 뚜렷한 지역적 차이를 나타냈습니다. 내후각 피질에서는 사이토카인 생산 및 산화 스트레스 반응에 대한 유전자가 다른 영역에 비해 상향 조절된 반면, 하측두회에서는 이동, 축삭 생성 및 Wnt 신호 전달과 관련된 유전자가 조용해졌습니다. 전전두엽 피질은 미세소관 구성 및 히스톤 변형에 대한 유전자, 번역 및 혈관 생성 유전자에 의한 시각 연합 피질, 바이러스 반응 및 혈관 신생에 의한 시각 피질로 특징지어집니다. "대뇌 피질 영역은 모두 동일하지 않으며 노화된 뇌의 기준선에서 주요 차이점을 보여줍니다"라고 저자는 지적했습니다.

이러한 지역적 차이는 AD 뇌의 차이에 비해 작아졌습니다. 그곳에서 내피 세포는 약 1,000개의 유전자를 발견했고 또 다른 1,000개를 억제했습니다. 사이토카인 생산, 단백질 접힘, 혈액-뇌-장벽 유지와 같은 염증 또는 보상 반응과 관련된 다수의 상승된 유전자; 억제된 유전자 중 다수는 지질 및 당단백질 대사와 관련이 있습니다. 이번에도 내피세포는 지역적인 차이를 보였다. 놀랍게도 내후각 피질과 같은 초기 브락 영역은 시각 피질과 같은 후기 영역보다 변화가 적었습니다.