5XFAD;PS19小鼠模型中独特的转录组改变揭示胶质脂质失调和小胶质细胞-少突胶质细胞协同反应

Unique transcriptomic alterations in 5XFAD;PS19 mouse model identify glial lipid dysregulation and coordinated microglial-oligodendrocyte responses

作者信息Jung Hyun Park, Byungwook Kim, Md Mamun Al-Amin, Mason Douglas Tate, Ahmad Daniel Sharify, Sutha K John, Hande Karahan, Hui-Chen Lu, Luke Child Dabin, Jungsu Kim
PMID42576162
发布时间2026-08
DOI10.1002/alz.71742

实验完整度

包含snRNA-seq、MSD蛋白定量、hdWGCNA网络分析、CellChat细胞通讯推断及跨物种比较等多个独立证据层级,并具有功能验证。

主要模型

5XFAD小鼠(Aβ淀粉样变性模型) PS19小鼠(tau蛋白病模型) 5XFAD;PS19小鼠(联合病理模型) 野生型(WT)小鼠

重点核对

性别平衡:每个基因型雌雄各2只,共16只小鼠 年龄:9月龄 组织:前额叶和后皮层分离 单核RNA测序:Chromium Single Cell 3' v3.1,Illumina NovaSeq 6000 质量控制:核中线粒体读数<1%,唯一基因数>200,170,918个高质量核

摘要

Introduction: Alzheimer's disease (AD) features amyloid beta (Aβ) plaques and tau tangles, yet how their coexistence reshapes brain transcriptomic programs remains unclear. Methods: We performed high-quality, sex-balanced single-nucleus RNA sequencing of 5XFAD (Aβ), PS19 (tau), and combined 5XFAD;PS19 mice. Results: We identified transcriptional programs that emerged most prominently under combined pathology. These programs included disruption of glial lipid metabolism and immune pathways at the network level, alongside immune and synaptic alterations coordinated between microglia and oligodendrocytes. Cross-species analyses further revealed that the pathway-level alterations under combined pathology, particularly in immune, lipid, and cell cycle programs, exhibited the strongest concordance with human AD datasets, underscoring their translational relevance. Discussion: Beyond benchmarking mouse models, this study provides a high-quality transcriptomic resource to dissect multicellular disease mechanisms in AD and to prioritize therapeutic targets for a network-level systems pharmacology approach.

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
Aβ和tau病理共存如何重塑大脑转录组程序?
核心机制
联合病理导致胶质脂质代谢紊乱和免疫网络失调,并伴随小胶质细胞和少突胶质细胞中免疫和突触相关程序的协同改变。
主要证据
通过性别平衡的snRNA-seq分析5XFAD;PS19小鼠皮层,发现hdWGCNA模块和DEG的显著变化,以及CellChat推断的PROS和VISTA信号增强。
研究意义
该研究提供了高质量的转录组资源,用于解析AD的多细胞疾病机制,并为网络级系统药理学方法优先考虑治疗靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

小鼠模型建立与病理验证

建立Aβ和tau联合病理模型并确认病理特征

通过杂交5XFAD和PS19小鼠获得四组基因型,利用MSD检测Aβ42和p-tau-T231水平。

2

单核RNA测序数据生成

获取高质量单核转录组以分析细胞类型特异性变化

使用Singulator 100系统分离细胞核,构建snRNA-seq文库,在Illumina NovaSeq 6000上测序,经Cell Ranger处理并质控。

3

细胞类型鉴定和比例分析

鉴定主要脑细胞类型并比较各基因型间细胞比例变化

UMAP聚类识别38个簇,对应8种主要细胞类型;使用speckle包进行比例分析。

4

基因共表达网络分析

识别基因共表达模块及其在基因型间的变化

使用hdWGCNA构建共表达网络,鉴定13个模块,并进行差异模块特征基因分析。

5

差异基因表达分析

识别各基因型相对于WT的差异表达基因

使用FindMarkers和MAST检验进行DEG分析,并富集分析组织到AD生物域。

6

细胞间通讯推断

推断细胞间配体-受体相互作用的变化

使用CellChat进行细胞间通讯推断,比较各基因型间信号强度。

7

跨物种转录组比较

评估小鼠模型与人类AD转录组的相似性

将小鼠DEG与AMP-AD人类bulk RNA-seq数据对齐,计算相关性并进行GSEA分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
单细胞转录组测序
基因共表达网络分析
差异基因表达分析
细胞间通讯分析

产品清单

实验环节名称品牌货号
阿弗丁Sigma-Aldrich--
V-PLEX Plus Aβ肽段检测试剂盒1(6E10)MSDK15200E
磷酸化(Thr231)/总tau检测试剂盒MSDK15121D
MESO QuickPlex SQ 120MSD--
Singulator 100S2 Genomics--
C-ChipSKC, Inc.--
EVOS XL Core----
Chromium Next GEM单细胞3' v3.1双索引试剂盒10x Genomics--
SPRIselectBeckman Coulter Life Sciences--
Agilent 2100生物分析仪Agilent Technologies--
高灵敏度DNA试剂盒Agilent Technologies--
Qubit荧光计Thermo Fisher Scientific--
双链DNA高灵敏度检测试剂盒Thermo Fisher Scientific--
NovaSeq 6000Illumina--
蛋白酶和磷酸酶抑制剂Roche--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
基因型、性别、年龄、样本量
阅读提示:Methods 2.1 Animals
组织收集与蛋白提取
麻醉、灌注、组织保存、蛋白提取方法
阅读提示:Methods 2.2 Tissue collection
蛋白定量
Aβ和tau检测试剂盒、仪器、操作方法
阅读提示:Methods 2.3 Meso Scale Discovery assay
单核RNA测序
核分离方法、测序平台、文库制备试剂盒、测序深度、质量控制参数
阅读提示:Methods 2.4-2.5
数据分析
预处理流程、聚类分辨率、DEG阈值、网络分析参数、细胞通讯参数
阅读提示:Methods 2.6