年终盘点 | 一文回顾2021年神经精神疾病领域组学研究进展
2022-01-06
中科新生命
2477没有精神健康就没有健康，精神障碍占整个疾病负担的12%以上, 超过各种癌症的疾病负担。人们对精神疾病的认识和治疗需求日益增加。值得欣慰的是，随着基础与临床研究的不断进步，使得疾病早诊和精准治疗已逐渐应用到临床诊疗中。今天，中科新生命为大家精心盘点了神经精神疾病领域组学研究进展及2021年高分精选文章简读，希望能为大家提供一些科研思路，也祝愿各位老师在2022年再创高峰。
1 蛋白质组学
据不完全统计，迄今为止，神经精神疾病领域涉及蛋白质组学文章，共发表2895篇，其中IF≥10的文章共399篇；2021年发表526篇，IF≥10的文章92篇，并且整体呈现出逐年递增的趋势，具体如下：
2 代谢组学
据不完全统计，迄今为止，神经精神疾病领域涉及代谢组学文章，共发表1207篇，其中IF≥10的文章共146篇；2021年发表316篇，IF≥10的文章39篇，并且整体呈现出逐年递增的趋势，具体如下：
3 单细胞转录组
据不完全统计，迄今为止，神经精神疾病领域涉及单细胞转录组文章，共发表873篇，其中IF≥10的文章共249篇；2021年发表138篇，IF≥10的文章52篇，值得关注的是，相比较于蛋白组学及代谢组学，近几年单细胞转录组高分文章占比高，彰显出其研究价值及热度，具体如下：
精选文献简读
1
文献名称：Exercise plasma boosts memory and dampens brain inflammation via clusterin
发表期刊：Nature（IF= 49.964）
组学技术：蛋白组
实验材料：跑步锻炼小鼠和久坐小鼠血浆
摘要：本研究中作者将跑步锻炼小鼠的血浆“转移”到久坐小鼠身上，减少了它们的神经炎症，并改善它们的认知表现。通过对血浆蛋白质组的检测，他们发现补体和凝血途径相关蛋白（包括簇集素蛋白CLU）显著上调。进一步实验证实静脉注射CLU可以减少急性脑炎和阿尔茨海默病小鼠模型中神经炎性基因的表达。另外，作者还发现轻度认知障碍患者进行6个月的有氧训练后，血浆CLU水平升高。这些发现证明了抗炎运动因子的存在，为运动如何有益于大脑的机制提供了新的见解。
2
文献名称：Single-cell delineation of lineage and genetic identity in the mouse brain
发表期刊：Nature（IF= 49.960）
组学技术：单细胞测序
实验材料：在胚胎第10.5天、12.5天、13.5天、14.5天的小鼠前脑组织
摘要：本研究将高通量单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq) 与祖细胞的大规模平行标记相结合，重建前脑神经发生过程中的谱系关系，量化了所有主要细胞类的克隆分化和收敛，发现不同类型的GABAergic神经元共享一个共同的谱系。GABAergic克隆的分化发生在细胞周期结束后的胚胎发生过程中，表明分化是在祖细胞水平上开始的一个谱系依赖过程。本研究加深了对神经发育障碍的理解，为解决相关疾病提供了理论基础。
3
文献名称：Microglia modulate stable wakefulness via the thalamic reticular nucleus in mice
发表期刊：Nature Communications（IF= 14.912）
组学技术：全谱代谢组
实验材料：正常对照组（清醒状态/睡眠状态）和小胶质细胞耗竭组（清醒状态/睡眠状态）小鼠皮层下区域脑组织
摘要：本研究利用全谱非靶代谢组学对正常对照组（清醒状态/睡眠状态）和小胶质细胞耗竭组（清醒状态/睡眠状态）小鼠皮层下区域脑组织进行检测，发现调节分子线索，并通过脂质层面进行验证，描绘了全面的代谢谱图，最终发现神经酰胺是小胶质细胞调节睡眠/清醒的关键活性物质。进一步研究明确了小胶质细胞可以通过神经酰胺调节aTRN神经元活动进而控制清醒和睡眠状态之间的转换。大脑神经酰胺水平在不同的生理和病理条件下存在显著变化，本研究为衰老和其他病理条件下清醒受损治疗提供了新的思路。
4
文献名称：Multi-omic analysis of selectively vulnerable motor neuron subtypes implicates altered lipid metabolism in ALS
发表期刊：Nature Neuroscience（IF= 24.884）
组学技术：转录组+非靶代谢+靶向代谢
实验材料：胚胎干细胞和诱导多能干细胞(HiPSCs)
摘要：本研究通过对人类多能干细胞诱导的脊髓运动神经元SMN和眼运动神经元进行转录组学和代谢组学分析，研究人员发现脂质代谢及其相关基因在肌萎缩侧索硬化症(ALS)脊髓运动神经元中表达失衡。进一步靶向代谢组学检测发现花生四烯酸水平显著升高。降低花生四烯酸水平的药理作用足以逆转人类SMN以及果蝇和小鼠模型体内ALS相关表型。本研究证明脂质代谢过程可作为ALS潜在的治疗靶点。
5
文献名称：Metabolomics of sebum reveals lipid dysregulation in Parkinson’s disease
发表期刊：Nature Communications（IF= 14.913）
组学技术：非靶代谢组学
实验材料：274例皮脂样本（80例用药初期 PD, 138例药物PD和56例匹配良好的对照受试者）
摘要：本研究使用代谢组学的方法来观察帕金森病人皮脂中脂质的变化。通过对274例受试者 (80例用药初期 PD, 138例药物PD和56例匹配良好的对照受试者 ) 检测，筛选出10个显著差异代谢物。通路富集分析表明，与肉碱穿梭、鞘脂代谢、花生四烯酸代谢和脂肪酸生物合成相关的脂代谢发生了变化。这项研究表明皮脂可以用来识别帕金森病的潜在生物标志物。
6
文献名称：Multi-omics of human plasma reveals molecular features of dysregulated inflammation and accelerated aging in schizophrenia
发表期刊：Molecular Psychiatry（IF= 15.992）
组学技术：蛋白质组学、翻译后修饰蛋白质组学和代谢组学
实验材料：54 名精神分裂症患者和 51 名非精神病对照的血浆
摘要：本研究中，作者通过蛋白质组学，翻译后修饰蛋白质组学（PTM）和代谢组学分析了 54 名精神分裂症患者 (SZ) 和 51 名非精神病对象 (NC) 的血浆。蛋白质组学分析量化了742种蛋白质，PTM 分析鉴定了来自140种蛋白质的872种独特的修饰肽，代谢组学注释到了159 种代谢物。结合患者的社会统计学和临床数据信息，发现了精神分裂症患者中蛋白和代谢水平显著变化的标志物，通过机器学习识别了年龄相关疾病风险的分子决定因素，筛选到的相关蛋白质也为精神分裂症的早期干预治疗提供了新的途径。
7
文献名称：Integrating human brain proteomes with genome-wide association data implicates new proteins in Alzheimer’s disease pathogenesis
发表期刊：Nature Genetics（IF= 27.603）
组学技术：全蛋白质组关联研究(proteome-wide association study，PWAS)
实验材料：375例捐献者死后大脑的背外侧前额叶皮层(dPFC)样本
摘要：本研究运用全蛋白质组关联研究(proteome-wide association study，PWAS)，将阿尔茨海默症 (AD) 队列 GWAS结果与人脑蛋白质组进行PWAS分析，确定了11个与阿尔茨海默病(AD)有因果关系基因，它们通过顺式调节的大脑蛋白丰度发挥作用，其中9个重要基因在PWAS阶段得到验证。本研究为AD的发病机制提供了新的见解，并为进一步的机制和治疗研究提供了新的靶点。
8
文献名称：Biogeography of the large intestinal mucosal and luminal microbiome in cynomolgus macaques with depressive-like behavior（客户文献）
发表期刊：Molecular Psychiatry（IF= 15.992）
组学技术：16s测序与G350高通量靶向代谢组
实验材料：MDD食蟹猴和对照组盲肠、升结肠、横结肠和降结肠四个肠道部位的内容物及肠道粘膜
摘要：本研究通过16s测序与G350高通量靶向代谢组的方法在食蟹猴严重抑郁障碍 (MDD)模型中，首次描绘了不同肠道段的粘膜和肠道内容物中微生物群落组成及功能变化。结果发现具有抑郁行为食蟹猴在门水平上表现出不同的粘膜和腔内微生物组成的变化。功能预测发现大多数微生物群落功能变化涉及碳水化合物和能量代谢途径，靶向代谢组学分析证实参与这些途径的9种代谢物在MDD食蟹猴中被耗尽。本研究发现了导致抑郁状态下代谢改变的途径，加深了对粘膜和管腔微生物群参与抑郁症发生机制的理解。
2021年已成为过去，祝愿广大科研工作者2022年再迎科研硕果，共创学术佳绩！
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