阿尔茨海默氏病的一个常见征兆是大脑中两种蛋白质的过度堆积：在细胞内堆积的 tau 蛋白缠结，以及在细胞外形成斑块的淀粉样蛋白-β。研究人员不知道这些蛋白质沉积物与该疾病的另一个主要标志有何关系：大脑神经元的死亡。
麻省理工学院和哈佛大学博德研究所的科学家今天发表在《自然神经科学》杂志上的一项研究暗示了这个问题的一些答案。该团队使用他们开发的一种新方法来揭示位于这些蛋白质附近的脑细胞如何随着疾病在阿尔茨海默氏症小鼠模型中的进展而发生变化。这项称为 STARmap PLUS 的技术首次同时绘制单个细胞的基因表达及其位置，以及完整组织样本中特定蛋白质的空间分布。
研究人员使用他们的方法在疾病的两个不同阶段和高空间分辨率下研究来自阿尔茨海默氏症小鼠模型的脑组织。在早期阶段，他们观察到淀粉样蛋白斑块的中央核心被大脑中一种称为小胶质细胞的免疫细胞包围，已知小胶质细胞在阿尔茨海默氏症中发挥作用。靠近斑块的小胶质细胞显示出与神经变性有关的遗传特征。
科学家们还发现了在疾病后期出现的另外两种脑细胞的外壳。这种核-壳结构和蛋白质周围细胞基因表达的差异让科学家们更清楚地了解细胞如何对大脑中的蛋白质沉积物做出反应——这些见解有朝一日可以帮助科学家评估现有的阿尔茨海默氏症治疗方法并开发新的治疗方法。
“从这些类型的研究中，你可以更详细地推断正在发生的事情，而不是仅仅观察来自分散组织样本的细胞，这些样本不再具有它们的空间背景，”共同研究人员 Morgan Sheng 说。该研究的资深作者，布罗德研究所核心研究所成员兼斯坦利精神病学研究中心联合主任，麻省理工学院神经科学教授。“这是转录组学的一个新维度，我认为它将产生真正的影响。”
该研究建立在名为 STARmap 的技术的早期版本之上，该技术由 Xiao Wang 开发，他是该研究的共同资深作者、核心研究所成员和 Broad 的 Merkin 研究员，也是麻省理工学院的化学教授。