جامع پروٽومڪس ظاهر ڪري ٿو دماغ تي ٻڌل دماغي اسپائنل فلوئڊ بائيو مارڪرز کي علامتي ۽ علامتي الزائمر جي بيماري ۾

الزائمر جي بيماري (AD) ۾ پروٽين جي بائيو مارڪرز جو فقدان آهي جيڪو ان جي ڪيترن ئي بنيادي pathophysiology کي ظاهر ڪري ٿو، تشخيص ۽ علاج جي ترقي ۾ رڪاوٽ. هتي، اسان cerebrospinal fluid (CSF) بائيو مارڪرز جي سڃاڻپ ڪرڻ لاءِ جامع پروٽوڪول استعمال ڪندا آهيون جيڪي AD pathophysiology جي وسيع رينج جي نمائندگي ڪن ٿا. ملٽيپلڪس ماس اسپيڪٽروميٽري تقريبن 3,500 ۽ تقريبن 12,000 پروٽين جي سڃاڻپ ڪئي AD CSF ۽ دماغ ۾، ترتيب سان. دماغي پروٽوم جي نيٽ ورڪ تجزيي 44 بايو ڊائيورسٽي ماڊلز کي حل ڪيو، جن مان 15 سيريبروسپائنل فلوئڊ پروٽوم سان اوورليپ ٿيل آهن. انهن اوورليپنگ ماڊلز ۾ CSF AD نشانن کي پنجن پروٽين گروپن ۾ ورهايو ويو آهي، مختلف pathophysiological عملن جي نمائندگي ڪن ٿا. AD دماغ ۾ Synapses ۽ ميٽابولائٽس گھٽجي وڃن ٿا، پر CSF وڌي ٿو، جڏهن ته دماغ ۽ CSF ۾ glial-rich myelination ۽ مدافعتي گروپ وڌن ٿا. 500 کان وڌيڪ اضافي CSF نموني ۾ پينل تبديلين جي استحڪام ۽ بيماري جي خاصيت جي تصديق ڪئي وئي. انهن گروپن پڻ سڃاڻپ ڪئي حياتياتي ذيلي گروپن جي علامتي AD ۾. مجموعي طور تي، اهي نتيجا AD ۾ ڪلينڪل ايپليڪيشنن لاءِ ويب تي ٻڌل بائيو مارڪر اوزار جي طرف هڪ واعدو ڪندڙ قدم آهن.
Alzheimer's disease (AD) سڄي دنيا ۾ neurodegenerative dementia جو سڀ کان وڏو سبب آهي ۽ حياتياتي نظام جي خرابين جي وسيع رينج سان منسوب ڪيو ويو آهي، جنهن ۾ synaptic ٽرانسميشن، glial-mediated immunity، ۽ mitochondrial metabolism (1-3). بهرحال، ان جي قائم ڪيل پروٽين جي بايو مارڪرز اڃا تائين ايميلوڊ ۽ ٽائو پروٽين کي ڳولڻ تي ڌيان ڏئي ٿو، ۽ ان ڪري هن متنوع pathophysiology کي ظاهر نٿو ڪري سگهي. اهي ”بنيادي“ پروٽين بائيو مارڪرز جيڪي سڀ کان وڌيڪ معتبر طور تي سيريبروسپائنل فلوئڊ (CSF) ۾ ماپيا ويندا آهن انهن ۾ شامل آهن (i) amyloid beta peptide 1-42 (Aβ1-42)، جيڪو cortical amyloid plaques جي ٺهڻ کي ظاهر ڪري ٿو. (ii) کل ٽائو، محور جي زوال جي نشاني؛ (iii) phospho-tau (p-tau)، pathological tau hyperphosphorylation جو نمائندو (4-7). جيتوڻيڪ اهي cerebrospinal fluid biomarkers اسان کي "نشان ٿيل" AD پروٽين جي بيمارين (4-7) جي ڳولا ۾ تمام گهڻي سهولت ڏني آهي، اهي صرف بيماري جي پويان پيچيده حياتيات جو هڪ ننڍڙو حصو پيش ڪن ٿا.
AD biomarkers جي pathophysiological تنوع جي کوٽ ڪيترن ئي چئلينجن کي جنم ڏنو آهي، جن ۾ (i) AD مريضن جي حياتياتي heterogeneity کي سڃاڻڻ ۽ ان جي مقدار کي درست ڪرڻ ۾ ناڪامي، (ii) بيماري جي شدت ۽ ترقي جي ناکافي ماپ، خاص طور تي اڳوڻي اسٽيج ۾، ۽ ( iii) علاج واري دوائن جي ترقي جيڪا مڪمل طور تي نيورولوجي خرابي جي سڀني حصن کي حل ڪرڻ ۾ ناڪام ٿي. لاڳاپيل بيمارين کان AD کي بيان ڪرڻ لاءِ اسان جي زميني نشانين تي انحصار صرف انهن مسئلن کي وڌائي ٿو. وڌيڪ ۽ وڌيڪ ثبوتن مان اهو ظاهر ٿئي ٿو ته اڪثر بزرگ ماڻهن کي ڊيمينشيا سان گڏ هڪ کان وڌيڪ نفسياتي خاصيت آهي سنجيدگي جي گهٽتائي (8). جيئن ته 90 سيڪڙو يا ان کان وڌيڪ ماڻهن کي AD پيٽولوجي سان پڻ ويسولر بيماري، TDP-43 شامل آهن، يا ٻيون degenerative بيماريون (9). پيٽولوجيڪل اوورليپ جي انهن اعليٰ تناسب اسان جي موجوده تشخيصي فريم ورڪ کي ڊميشيا لاءِ خراب ڪري ڇڏيو آهي، ۽ بيماري جي وڌيڪ جامع پيٿوفزيولوجيڪل تعريف جي ضرورت آهي.
مختلف قسم جي AD بائيو مارڪرز جي تڪڙي ضرورت کي نظر ۾ رکندي، فيلڊ بائيو مارڪرز کي دريافت ڪرڻ لاءِ مجموعي نظام جي بنياد تي ”اومڪس“ طريقو اختيار ڪري رهيو آهي. The Accelerated Pharmaceutical Partnership (AMP)-AD الائنس 2014 ۾ شروع ڪيو ويو ۽ پروگرام جي سڀ کان اڳيان آھي. نيشنل انسٽيٽيوٽ آف هيلٿ، اڪيڊميا، ۽ انڊسٽري پاران هي ملٽي ڊسيپلينري ڪوشش جو مقصد سسٽم تي ٻڌل حڪمت عملين کي استعمال ڪرڻ آهي ته جيئن AD جي پيٿوفزيولوجي کي بهتر نموني بيان ڪيو وڃي ۽ جيو تنوع جي تشخيصي تجزيي ۽ علاج جي حڪمت عمليون (10). هن منصوبي جي حصي جي طور تي، نيٽ ورڪ پروٽومڪس AD ۾ سسٽم جي بنياد تي بائيو مارڪرز جي ترقي لاء هڪ واعدو ڪندڙ اوزار بڻجي چڪو آهي. هي غيرجانبدار ڊيٽا تي مبني طريقي سان پيچيده پروٽوميڪس ڊيٽا سيٽن کي منظم ڪري ٿو گروپن ۾ يا "ماڊيولز" جي گڏيل اظهار ڪيل پروٽينن جي جيڪي مخصوص سيل جي قسمن، آرگنيلز، ۽ حياتياتي افعال سان لاڳاپيل آهن (11-13). تقريباً 12 معلومات سان مالا مال نيٽ ورڪ پروٽوميڪس اڀياس AD دماغ تي ڪيا ويا آهن (13-23). مجموعي طور تي، اهي تجزيا ظاهر ڪن ٿا ته AD دماغ نيٽ ورڪ پروٽوم هڪ انتهائي محفوظ ماڊلر تنظيم کي برقرار رکي ٿو آزاد تنظيمن ۽ ڪيترن ئي ڪارٽيڪل علائقن ۾. ان کان علاوه، انهن مان ڪجهه ماڊل ڊيٽا سيٽن ۾ AD سان لاڳاپيل گھڻائي ۾ ٻيهر پيدا ٿيندڙ تبديلين کي ڏيکاري ٿو، ڪيترن ئي بيمارين جي pathophysiology کي ظاهر ڪري ٿو. مجموعي طور تي، اهي نتيجا AD ۾ سسٽم تي ٻڌل بائيو مارڪر جي طور تي دماغي نيٽ ورڪ پروٽوم جي دريافت لاء هڪ واعدو ڪندڙ لنگر پوائنٽ ظاهر ڪن ٿا.
AD دماغ نيٽ ورڪ پروٽوم کي ڪلينڪ طور تي مفيد سسٽم تي ٻڌل بائيو مارڪرز ۾ تبديل ڪرڻ لاء، اسان AD CSF جي پروٽومڪ تجزيي سان دماغ مان نڪتل نيٽ ورڪ کي گڏ ڪيو. هي مربوط طريقو CSF بايو مارڪرز جي پنجن واعدو ڪندڙ سيٽن جي سڃاڻپ جو سبب بڻيو جيڪي دماغ تي ٻڌل پيٿوفائيولوجيجي جي وسيع رينج سان جڙيل آهن، جن ۾ Synapses، رت جون شيون، مائلينيشن، سوزش، ۽ ميٽابولڪ رستن جي خرابي شامل آهن. اسان ڪاميابيءَ سان انهن بائيو مارڪر پينلز کي ڪيترن ئي نقلن جي تجزين ذريعي تصديق ڪئي، بشمول 500 کان وڌيڪ سي ايس ايف جا نمونا مختلف نيوروڊجينيٽري بيمارين مان. انهن تصديق جي تجزين ۾ مريضن جي CSF ۾ گروپ جي مقصدن کي جانچڻ شامل آهي asymptomatic AD (AsymAD) يا عام سنجڪاتي ماحول ۾ غير معمولي امائلوڊ جمع جو ثبوت ڏيکاري ٿو. اهي تجزيا AsymAD جي آبادي ۾ اهم حياتياتي تفاوت کي نمايان ڪن ٿا ۽ پينل مارڪرز جي نشاندهي ڪن ٿا جيڪي شايد بيماري جي ابتدائي مرحلن ۾ ماڻهن کي ذيلي قسم جي قابل هوندا. مجموعي طور تي، اهي نتيجا ڪيترن ئي سسٽم جي بنياد تي پروٽين بائيو مارڪر اوزار جي ترقي ۾ هڪ اهم قدم جي نمائندگي ڪن ٿا جيڪي ڪاميابيء سان حل ڪري سگهن ٿيون ڪيترن ئي ڪلينڪ چئلينجن کي منهن ڏيڻ AD پاران.
هن مطالعي جو بنيادي مقصد نئين cerebrospinal fluid biomarkers جي نشاندهي ڪرڻ آهي جيڪي مختلف دماغ جي بنياد تي pathophysiology کي ظاهر ڪن ٿيون جيڪي AD ڏانهن ڏسن ٿا. شڪل S1 اسان جي تحقيق جي طريقي کي بيان ڪري ٿو، جنهن ۾ شامل آهي (i) هڪ جامع تجزيه جيڪو AD CSF جي ابتدائي نتيجن جي ذريعي هلائي ٿو ۽ ڪيترن ئي دماغ سان لاڳاپيل CSF بيماري جي بايو مارڪرز کي سڃاڻڻ لاء نيٽ ورڪ دماغ پروٽوم، ۽ (ii) بعد ۾ نقل اهي بائيو مارڪرز ڪيترن ئي آزاد دماغ ۾ آهن. fluid cohorts. دريافت تي مبني تحقيق 20 سنجيدگي سان عام ماڻهن ۽ 20 AD مريضن ۾ CSF جي فرق جي اظهار جي تجزيي سان شروع ڪئي وئي ايموري گوزيوٽا الزائمر ڊيزيز ريسرچ سينٽر (ADRC). AD جي تشخيص کي گھٽ Aβ1-42 جي موجودگي ۾ ھڪ اھم سنجيدگي واري نقص جي طور تي بيان ڪيو ويو آھي ۽ دماغي اسپائنل فلوئڊ ۾ ڪل tau ۽ p-tau جي بلند سطحون [Mean Montreal Cognitive Assessment (MoCA)، 13.8 ± 7.0] [ELISA (ELISA) )]] (ٽيبل S1A). ڪنٽرول (مطلب MoCA، 26.7 ± 2.2) ۾ CSF بايو مارڪرز جي عام سطح هئي.
انساني CSF خاص طور تي پروٽين جي گھڻائي جي متحرڪ رينج سان منسوب ڪيو ويو آهي، جنهن ۾ البمين ۽ ٻيون انتهائي گهڻيون پروٽين جيڪي دلچسپي جي پروٽين جي ڳولا کي روڪي سگهن ٿا (24). پروٽين جي دريافت جي کوٽائي کي وڌائڻ لاء، اسان ماس اسپيڪٽروميٽري (MS) تجزيي (24) کان پهريان هر CSF نموني مان پهرين 14 انتهائي گهڻيون پروٽين کي هٽايو. مجموعي طور تي 39,805 پيپٽائڊس جي نشاندهي ڪئي وئي MS پاران، جن کي 40 نمونن ۾ 3691 پروٽومس تي نقشو ڪيو ويو. پروٽين جي مقدار کي ڪيترن ئي ٽنڊم ماس ٽيگ (TMT) ليبلنگ (18، 25) ذريعي ڪيو ويندو آهي. گم ٿيل ڊيٽا کي حل ڪرڻ لاءِ، اسان صرف اھي پروٽين شامل ڪيا آھن جيڪي گھٽ ۾ گھٽ 50 سيڪڙو نمونن ۾ ايندڙ تجزيي ۾ مقدار ڪيا ويا آھن، اھڙيءَ طرح آخرڪار 2875 پروٽومز کي مقدار ۾ آڻيندي. مجموعي پروٽين جي گھڻائي جي سطح ۾ اهم فرق جي ڪري، هڪ ڪنٽرول نموني شمارياتي طور تي سمجهي ويندي هئي هڪ آئوٽلر (13) ۽ بعد ۾ تجزيي ۾ شامل نه ڪيو ويو. باقي 39 نمونن جي گهڻائي قدر عمر، جنس، ۽ بيچ جي کوٽائي جي مطابق ترتيب ڏني وئي (13-15، 17، 18، 20، 26).
شمارياتي ٽي-ٽيسٽ تجزيو استعمال ڪندي ريگريشن ڊيٽا سيٽ تي فرق جي اظهار جو جائزو وٺڻ لاءِ، هي تجزيو انهن پروٽينن جي نشاندهي ڪئي جن جي گهڻائي جي سطح خاص طور تي تبديل ٿي وئي (P <0.05) ڪنٽرول ۽ AD ڪيسن جي وچ ۾ (ٽيبل S2A). جيئن ته شڪل 1A ۾ ڏيکاريل آهي، AD ۾ ڪل 225 پروٽين جي گهڻائي خاص طور تي گهٽجي وئي هئي، ۽ 303 پروٽين جي گهڻائي خاص طور تي وڌي وئي هئي. انهن مختلف طور تي ظاهر ڪيل پروٽينن ۾ شامل آهن ڪيترن ئي اڳ ۾ سڃاڻپ ڪيل cerebrospinal fluid AD مارڪرز، جهڙوڪ microtubule سان لاڳاپيل پروٽين ٽاؤ (MAPT؛ P = 3.52 × 10−8)، نيوروفيلمينٽ (NEFL؛ P = 6.56 × 10−3)، ترقي سان لاڳاپيل پروٽين 43. (GAP43؛ P = 1.46 × 10−5)، فٽٽي ايسڊ بائنڊنگ پروٽين 3 (FABP3؛ P = 2.00 × 10−5)، Chitinase 3 جھڙوڪ 1 (CHI3L1؛ P = 4.44 × 10−6)، Neural Granulin (NRGN؛ P = 3.43 × 10−4) ۽ VGF اعصاب جي واڌ جو عنصر (VGF؛ P = 4.83 × 10−3) (4-6). جڏهن ته، اسان ٻين تمام اهم هدفن جي نشاندهي ڪئي آهي، جهڙوڪ GDP ڊسڪشن انبيٽر 1 (GDI1؛ P = 1.54 × 10-10) ۽ SPARC سان لاڳاپيل ماڊلر ڪلسيم بائنڊنگ 1 (SMOC1؛ P = 6.93 × 10-9). جين آنٽولوجي (GO) 225 خاص طور تي گھٽيل پروٽين جي تجزيي ظاهر ڪيو ته جسم جي رطوبت جي عملن سان ويجھا لاڳاپا ظاهر ڪيا ويا آهن جهڙوڪ اسٽيرائڊ ميٽابولزم، رت جي ٺهڻ، ۽ هارمون جي سرگرمي (شڪل 1B ۽ ٽيبل S2B). ان جي ابتڙ، 303 جي خاص طور تي وڌيل پروٽين سيل جي جوڙجڪ ۽ توانائي جي ميٽابولزم سان ويجهي سان لاڳاپيل آهي.
(الف) آتش فشاني پلاٽ ڏيکاري ٿو log2 فولڊ تبديلي (x-axis) جي نسبت سان -log10 جي شمارياتي P قدر (y-axis) سان حاصل ڪيل ٽي-ٽيسٽ، جيڪو ڪنٽرول (CT) ۽ وچ ۾ فرق جي اظهار کي ڳولڻ لاء استعمال ڪيو ويندو آهي. AD ڪيسن جي CSF پروٽوم سڀني پروٽينن جي. AD ۾ خاص طور تي گھٽيل سطحن سان پروٽين (P <0.05) نيري رنگ ۾ ڏيکاريا ويا آھن، جڏھن ته پروٽين جيڪي خاص طور تي بيماري ۾ وڌيل سطحن سان ڳاڙھي ۾ ڏيکاريا ويا آھن. منتخب ٿيل پروٽين کي ليبل ڪيو ويو آهي. (ب) پروٽين سان لاڳاپيل مٿين GO اصطلاحن کي AD ۾ خاص طور تي گھٽ (نيرو) ۽ وڌايو ويو (ڳاڙھو) آھي. ڏيکاري ٿو ٽن GO اصطلاحن کي بايولوجيڪل پروسيس، ماليڪيولر افعال، ۽ سيلولر اجزاء جي شعبن ۾ سڀ کان وڌيڪ زيڊ اسڪور سان. (سي) MS ماپي MAPT سطح CSF نموني ۾ (بائیں) ۽ ان جو تعلق نموني سان ELISA tau سطح (ساڄي). Pearson لاڳاپو جي کوٽائي سان لاڳاپيل P قدر ڏيکاريل آهي. ھڪڙي AD ڪيس لاءِ ELISA ڊيٽا جي گھٽتائي جي ڪري، انھن انگن اکرن ۾ 38 مان 39 تجزيو ڪيل ڪيسن لاءِ قدر شامل آھن. (D) نگراني ڪيل ڪلسٽر تجزيو (P <0.0001، Benjamini-Hochberg (BH) ترتيب ڏنل P <0.01) ڪنٽرول تي ۽ AD CSF ڊيٽا سيٽ ۾ 65 سڀ کان وڌيڪ تبديل ٿيل پروٽينن کي استعمال ڪندي نموني مليا. معياري ڪرڻ ، عام ڪرڻ.
MAPT جي پروٽوڪول سطح آزاد طور تي ماپيل ELISA tau سطح (r = 0.78، P = 7.8 × 10-9؛ شڪل 1C) سان ويجهي سان لاڳاپيل آهي، اسان جي MS ماپ جي صحيحيت جي حمايت ڪندي. Amyloid precursor پروٽين (APP) جي سطح تي trypsin هضم ٿيڻ کان پوء، Aβ1-40 ۽ Aβ1-42 جي سي-ٽرمينس تي نقشي ٿيل آئسفارم-مخصوص پيپٽائڊس کي موثر طور تي آئنائيز نه ٿي سگھي (27, 28). تنهن ڪري، APP پيپٽائڊس اسان جي سڃاڻپ ڪئي آهي ELISA Aβ1-42 جي سطحن سان ڪو به تعلق ناهي. هر ڪيس جي تفاوت واري اظهار جو جائزو وٺڻ لاءِ، اسان استعمال ڪيو P <0.0001 [غلط دريافت جي شرح (FDR) صحيح P <0.01] سان مختلف اظهار ڪيل پروٽينن کي نموني جي نگراني ڪيل ڪلستر تجزيو انجام ڏيڻ لاءِ (ٽيبل S2A). جيئن ته شڪل 1D ۾ ڏيکاريل آهي، اهي 65 انتهائي اهم پروٽين کي صحيح نموني ڪلستر ڪري سگھن ٿا بيماري جي حالت جي مطابق، سواء هڪ AD ڪيس جي ڪنٽرول جهڙي خاصيتن سان. انهن 65 پروٽين مان، 63 AD ۾ وڌي، جڏهن ته صرف ٻه (CD74 ۽ ISLR) گهٽجي ويا. مجموعي طور تي، اهي cerebrospinal fluid تجزيا AD ۾ سوين پروٽينن جي نشاندهي ڪن ٿا جيڪي شايد بيماري بائيو مارڪرز جي طور تي ڪم ڪن ٿيون.
ان کان پوء اسان AD دماغ پروٽوم جو هڪ آزاد نيٽورڪ تجزيو ڪيو. هن دريافت جي دماغي همراه ۾ شامل آهن ڊورسولٽرل پريفرنٽل پرانتڪس (DLPFC) کان ڪنٽرول (n = 10)، پارڪنسن جي بيماري (PD؛ n = 10)، مخلوط AD/PD (n = 10) ۽ AD (n = 10) ڪيس. ) نمونو. ايمري گوزيوٽا ADRC. انهن 40 ڪيسن جي ڊيموگرافڪ اڳ ۾ بيان ڪيو ويو آهي (25) ۽ جدول S1B ۾ اختصار ڪيو ويو آهي. اسان TMT-MS استعمال ڪيو انهن 40 دماغ جي بافتن جو تجزيو ڪرڻ ۽ 27 ڪيسن جي نقل واري ڪوهٽ. مجموعي طور تي، اهي ٻه دماغ ڊيٽا سيٽ 227,121 منفرد پيپٽائڊس پيدا ڪيا، جن کي 12,943 پروٽومس (25) ڏانهن نقشو ڪيو ويو. صرف اهي پروٽين جيڪي گهٽ ۾ گهٽ 50٪ ڪيسن ۾ مقدار ۾ شامل ڪيا ويا آهن انهن کي ايندڙ تحقيقات ۾ شامل ڪيو ويو. آخري دريافت ڪيل ڊيٽا سيٽ ۾ 8817 مقدار ۾ پروٽين شامل آهن. عمر، جنس، ۽ پوسٽ مارٽم وقفي (PMI) جي بنياد تي پروٽين جي گهڻائي جي سطح کي ترتيب ڏيو. رجعت کان پوءِ سيٽ ڪيل ڊيٽا جي فرق جي اظهار جو تجزيو ڏيکاريو ويو آهي ته> 2000 پروٽين جي سطحن کي خاص طور تي تبديل ڪيو ويو [P <0.05، ويرينس جو تجزيو (ANOVA)] ٻن يا وڌيڪ بيمارين جي ساٿين ۾. ان کان پوء، اسان مختلف طور تي بيان ڪيل پروٽين جي بنياد تي هڪ نگراني ڪيل ڪلستر تجزيو ڪيو، ۽ P <0.0001 AD / ڪنٽرول ۽ / يا AD / PD جي مقابلي ۾ (شڪل S2، A ۽ B، ٽيبل S2C). اهي 165 انتهائي تبديل ٿيل پروٽين، واضح طور تي ڪنٽرول ۽ PD نموني مان AD پيٽولوجي سان ڪيسن کي ظاهر ڪن ٿا، پوري پروٽوم ۾ مضبوط AD-مخصوص تبديلين جي تصديق ڪن ٿا.
ان کان پوء اسان هڪ الورورٿم استعمال ڪيو جنهن کي Weighted Gene Co-expression Network Analysis (WGCNA) سڏيو ويندو آهي دريافت ڪيل دماغي پروٽوم تي نيٽ ورڪ تجزيو ڪرڻ لاءِ، جيڪو ڊيٽا سيٽ کي منظم ڪري ٿو پروٽين ماڊلز ۾ ساڳي اظهار جي نمونن سان (11-13). تجزيي 44 ماڊلز (M) گڏيل بيان ڪيل پروٽين جي سڃاڻپ ڪئي، ترتيب ڏنل ۽ شمار ڪيا ويا سڀ کان وڏي (M1، n = 1821 پروٽين) کان ننڍو (M44، n = 34 پروٽين) (Figure 2A ۽ Table S2D)). جيئن مٿي بيان ڪيو ويو آهي (13) هر ماڊل جي نمائندي ايڪسپريس پروفائل يا خاصيت واري پروٽين کي ڳڻيو، ۽ ان کي بيماري جي حالت ۽ AD جي پيٽولوجي سان لاڳاپو ڪريو، اهو آهي، الزيائمر جي بيماري رجسٽري (CERAD) ۽ برڪ سکور (Figure 2B) جو اتحاد قائم ڪريو. مجموعي طور تي، 17 ماڊل خاص طور تي AD neuropathology سان لاڳاپيل هئا (P <0.05). انهن مان ڪيترائي بيماري سان لاڳاپيل ماڊل پڻ سيل قسم جي مخصوص نشانن ۾ مالا مال آهن (شڪل 2B). جيئن مٿي ذڪر ڪيو ويو آهي (13)، سيل جي قسم جي افزائش کي ماڊل اوورليپ ۽ سيل جي قسم جي مخصوص جينز جي حوالن جي فهرست جي تجزيو ڪندي طئي ڪيو ويندو آهي. اهي جينس شايع ٿيل ڊيٽا مان نڪتل آهن الڳ ٿيل ماؤس نيورسن، اينڊوٿيليل ۽ گليل سيلز ۾. آر اين اي سيڪوئنسنگ (RNA-seq) تجربو (29).
(الف) دريافت ڪريو WGCNA دماغي پروٽوم جي. (B) بائي ويٽ وچولي تعلق (BiCor) ماڊل دستخطي پروٽين جو تجزيو (ماڊولر پروٽين جي اظهار جو پهريون وڏو حصو) AD نيوروپوتولوجيڪل خاصيتن سان (مٿين)، بشمول CERAD (Aβ تختي) ۽ برڪ (ٽائو ٽنگيل) سکور. مثبت (لال) ۽ منفي (نيرو) لاڳاپن جي شدت کي ٻن رنگن جي گرمي نقشي سان ڏيکاريو ويو آهي، ۽ ستارا انگ اکر جي اهميت کي ظاهر ڪن ٿا (P <0.05). استعمال ڪريو Hypergeometric Fisher's Exact Test (FET) (هيٺيان) هر پروٽين ماڊل جي سيل جي قسم جي ايسوسيئيشن کي جانچڻ لاءِ. ڳاڙهي شيڊنگ جي شدت سيل جي قسم جي افزائش جي درجي کي ظاهر ڪري ٿي، ۽ اسٽرڪ انگن اکرن جي اهميت کي ظاهر ڪري ٿو (P <0.05). FET مان نڪتل P قدر کي درست ڪرڻ لاءِ BH طريقو استعمال ڪريو. (سي) ماڊيولر پروٽين جو GO تجزيو. سڀ کان وڌيڪ ويجهي لاڳاپيل حياتياتي عمل هر ماڊل يا لاڳاپيل ماڊل گروپ لاء ڏيکاريا ويا آهن. oligo، oligodendrocyte.
پنجن ويجھي سان لاڳاپيل astrocyte ۽ microglia-rich ماڊلز جو هڪ سيٽ (M30, M29, M18, M24, ۽ M5) ڏيکاريو هڪ مضبوط مثبت لاڳاپو سان AD neuropathology (شڪل 2B). آنٽولوجي تجزيي انهن گليل ماڊلز کي سيل جي واڌ، ڦهلائڻ، ۽ مدافعتي سان ڳنڍيندي آهي (شڪل 2C ۽ ٽيبل S2E). ٻه اضافي glial ماڊلز، M8 ۽ M22، پڻ مضبوط طور تي بيماري ۾ اپريگيوٽ ٿيل آهن. M8 تمام گھڻو لاڳاپيل آھي ٽول جھڙي رسيپٽر رستي سان، ھڪڙو سگنلنگ جھاز جيڪو فطري مدافعتي ردعمل ۾ اھم ڪردار ادا ڪري ٿو (30). ساڳئي وقت، M22 ويجهي سان لاڳاپيل آهي پوسٽ-ترجمي واري ترميم سان. M2، جيڪو oligodendrocytes سان مالا مال آهي، ڏيکاري ٿو هڪ مضبوط مثبت لاڳاپو AD pathology سان ۽ هڪ ontological ڪنيڪشن سان nucleoside synthesis ۽ DNA replication، اشارو ڪري ٿو ته سيل جي واڌ ويجهه بيمارين ۾. مجموعي طور تي، اهي نتيجا گليل ماڊلز جي بلندي جي حمايت ڪن ٿيون جيڪي اسان اڳ ۾ AD نيٽورڪ پروٽوم (13, 17) ۾ ڏٺو آهي. اهو في الحال مليو آهي ته نيٽ ورڪ ۾ ڪيترائي AD سان لاڳاپيل گليل ماڊل ڪنٽرول ۽ PD ڪيسن ۾ گهٽ اظهار جي سطح ڏيکارين ٿا، انهن جي بيماري جي خاصيت کي نمايان ڪندي جيڪا AD (Figure S2C) ۾ وڌي وئي آهي.
اسان جي نيٽ ورڪ پروٽوم ۾ صرف چار ماڊلز (M1، M3، M10، ۽ M32) مضبوط طور تي AD pathology (P <0.05) (Figure 2, B and C) سان لاڳاپا آهن. ٻئي M1 ۽ M3 نيورونل مارڪرز ۾ مالا مال آهن. M1 گهڻو ڪري Synaptic سگنلن سان لاڳاپيل آهي، جڏهن ته M3 ويجھي سان لاڳاپيل آهي mitochondrial فعل سان. M10 ۽ M32 لاءِ سيل قسم جي افزودگي جو ڪو ثبوت نه آهي. M32 M3 ۽ سيل ميٽابولزم جي وچ ۾ ڪنيڪشن کي ظاهر ڪري ٿو، جڏهن ته M10 سيل جي واڌ ۽ مائڪروٽيوبول فنڪشن سان انتهائي لاڳاپيل آهي. AD جي مقابلي ۾، سڀني چار ماڊلز ڪنٽرول ۽ PD ۾ وڌيا ويا آھن، انھن کي بيماري مخصوص AD تبديليون (شڪل S2C). مجموعي طور تي، اهي نتيجا حمايت ڪن ٿا نيورون-امير ماڊلز جي گهٽتائي جي گهڻائي جيڪا اسان اڳ ۾ AD (13, 17) ۾ ڏٺو آهي. خلاصو، دماغ جي پروٽوم جو نيٽ ورڪ تجزيو جيڪو اسان دريافت ڪيو AD-خاص طور تي تبديل ٿيل ماڊلز اسان جي پوئين نتيجن سان مطابقت رکي ٿو.
AD ھڪڙي ابتدائي علامتي اسٽيج (AsymAD) جي خصوصيت آھي، جنھن ۾ ماڻھو ڪلينڪل سنجيدگي واري رد (5, 31) کان سواء ايميلوڊ جمع جي نمائش ڪن ٿا. هي علامتي اسٽيج هڪ نازڪ ونڊو جي نمائندگي ڪري ٿو ابتدائي تشخيص ۽ مداخلت لاءِ. اسان اڳ ۾ ظاهر ڪيو آهي مضبوط ماڊلر تحفظ AsymAD ۽ AD دماغ نيٽ ورڪ پروٽوم جي وچ ۾ آزاد ڊيٽا سيٽ (13, 17). انهي ڳالهه کي يقيني بڻائڻ لاءِ ته دماغي نيٽ ورڪ جيڪو اسان هن وقت دريافت ڪيو آهي اهو انهن پوئين نتيجن سان مطابقت رکي ٿو، اسان 27 DLPFC تنظيمن مان نقل ڪيل ڊيٽا سيٽ ۾ 44 ماڊلز جي تحفظ جو تجزيو ڪيو. انهن تنظيمن ۾ ڪنٽرول (n = 10)، AsymAD (n = 8) ۽ AD (n = 9) ڪيس شامل آهن. ڪنٽرول ۽ AD نموني شامل ڪيا ويا اسان جي دريافت جي تجزيي ۾ دماغ ڪوهورٽ (ٽيبل S1B)، جڏهن ته AsymAD ڪيس منفرد هئا صرف نقل ڪرڻ واري ڪوهٽ ۾. اهي AsymAD ڪيس پڻ آيا آهن ايموري گوزيوٽا ADRC دماغي بينڪ مان. جيتوڻيڪ موت جي وقت معرفت عام هئي، ايميلوڊ جي سطح غير معمولي بلند هئي (مطلب CERAD، 2.8 ± 0.5) (ٽيبل S1B).
TMT-MS انهن 27 دماغي بافتن جي تجزيي جي نتيجي ۾ 11,244 پروٽومز جي مقدار جي نتيجي ۾. ھن آخري ڳڻپ ۾ صرف اھي پروٽين شامل آھن جيڪي گھٽ ۾ گھٽ 50٪ نمونن ۾ مقدار ۾ آھن. هن نقل ڪيل ڊيٽا سيٽ ۾ 8638 (98.0٪) شامل آهن 8817 پروٽينن مان جيڪي اسان جي دريافت ڪيل دماغي تجزيي ۾ دريافت ڪيا ويا آهن، ۽ تقريبا 3000 خاص طور تي تبديل ٿيل پروٽينن جي وچ ۾ ڪنٽرول ۽ AD ڪوهورٽس (P <0.05، ويرينس جي تجزيي لاء ٽوڪي جي جوڙيل ٽي ٽيسٽ کان پوء) ( ٽيبل S2F). انهن مختلف طور تي ظاهر ڪيل پروٽينن جي وچ ۾، 910 پڻ AD ۽ دماغ جي پروٽوم ڪنٽرول ڪيسن جي وچ ۾ اهم سطحي تبديليون ڏيکاريا آهن (P <0.05، ANOVA Tukey جي جوڙيل ٽي ٽيسٽ کان پوء). اها ڳالهه نوٽ ڪرڻ جي قابل آهي ته اهي 910 نشانن جي وچ ۾ تبديلي جي هدايت ۾ تمام گهڻي مطابقت رکي ٿي پروٽومس (r = 0.94، P <1.0 × 10-200) (شڪل S3A). وڌايل پروٽينن ۾، ڊيٽا سيٽن جي وچ ۾ سڀ کان وڌيڪ مسلسل تبديلين سان پروٽين، خاص طور تي glial-rich M5 ۽ M18 ماڊلز (MDK، COL25A1، MAPT، NTN1، SMOC1، ۽ GFAP) جا ميمبر آهن. گھٽيل پروٽينن جي وچ ۾، جيڪي سڀ کان وڌيڪ مسلسل تبديلين سان لڳ ڀڳ خاص طور تي M1 ماڊل جا ميمبر هئا (NPTX2، VGF، ۽ RPH3A) Synapse سان لاڳاپيل. اسان وڌيڪ تصديق ڪئي AD سان لاڳاپيل تبديلين جي مڊڪائن (MDK)، CD44، ڳجهي ڀريل سان لاڳاپيل پروٽين 1 (SFRP1) ۽ وي جي ايف پاران مغربي بلٽنگ (شڪل S3B). ماڊل تحفظ جي تجزيي ڏيکاري ٿي ته تقريبا 80٪ پروٽين جي ماڊلز (34/44) دماغ جي پروٽوم ۾ خاص طور تي ريپليڪشن ڊيٽا سيٽ ۾ محفوظ ڪيا ويا (z-score> 1.96، FDR درست P <0.05) (شڪل S3C). انهن مان 14 ماڊل خاص طور تي ٻن پروٽومس جي وچ ۾ محفوظ ڪيا ويا (z-score> 10، FDR درست P <1.0 × 10−23). مجموعي طور تي، دماغ جي پروٽوم جي وچ ۾ فرق جي اظهار ۽ ماڊلر ساخت ۾ اعلي درجي جي تسلسل جي دريافت ۽ نقل، AD فرنل ڪارٽيڪس پروٽين ۾ تبديلين جي ٻيهر پيداوار کي نمايان ڪري ٿو. ان کان علاوه، اها پڻ تصديق ڪئي وئي آهي ته AsymAD ۽ وڌيڪ ترقي يافته بيمارين جي دماغ جي نيٽ ورڪ جي جوڙجڪ بلڪل ساڳي آهي.
دماغ جي نقل واري ڊيٽا سيٽ ۾ فرق جي اظهار جو وڌيڪ تفصيلي تجزيو AsymAD پروٽين جي تبديلين جي اهم درجي کي نمايان ڪري ٿو، بشمول AsymAD ۽ ڪنٽرول (P <0.05) (Figure S3D) جي وچ ۾ ڪل 151 خاص طور تي تبديل ٿيل پروٽين شامل آهن. اميولوڊ لوڊ سان لاڳاپا، اسيميمڊ ۽ AD جي دماغ ۾ اي پي پي کي خاص طور تي وڌايو ويو. MAPT صرف AD ۾ خاص طور تي تبديل ڪري ٿو، جيڪا مسلسل ٽنگن جي وڌندڙ سطحن سان گڏ آهي ۽ ان جي ڄاڻايل رابطي سان سنجيدگي جي گهٽتائي سان (5, 7). glial-rich ماڊلز (M5 ۽ M18) AsymAD ۾ وڌيل پروٽينن ۾ تمام گهڻي عڪاسي ڪري رهيا آهن، جڏهن ته نيورون سان لاڳاپيل M1 ماڊل AsymAD ۾ گھٽ پروٽينن جو سڀ کان وڌيڪ نمائندو آهي. انهن مان ڪيترائي AsymAD مارڪر علامتي بيمارين ۾ وڏيون تبديليون ڏيکاريندا آهن. انهن نشانين ۾ SMOC1، M18 سان تعلق رکندڙ هڪ گليل پروٽين آهي، جيڪو دماغ جي ٽامي ۽ اکين ۽ عضون جي ترقي سان لاڳاپيل آهي (32). MDK سيل جي واڌ ۽ اينجيوجنسيس (33)، M18 جو هڪ ٻيو ميمبر سان لاڳاپيل هيپرين-بائنڊنگ ترقي وارو عنصر آهي. ڪنٽرول گروپ جي مقابلي ۾، AsymAD خاص طور تي وڌي وئي، بعد ۾ AD ۾ وڌيڪ اضافو ٿيو. ان جي ابتڙ، Synaptic پروٽين نيوروپينٽرڪسين 2 (NPTX2) خاص طور تي AsymAD دماغ ۾ گھٽجي ويو. NPTX2 اڳ ۾ نيوروڊجنريشن سان لاڳاپيل هو ۽ ثالثي synapses جي وچولي ۾ هڪ تسليم ٿيل ڪردار آهي (34). مجموعي طور تي، اهي نتيجا ظاهر ڪن ٿا AD ۾ مختلف اڳڪٿين واري پروٽين جي تبديلين جيڪي بيماري جي شدت سان ترقي ڪندي نظر اچن ٿا.
ڏنو ويو آهي ته اسان دماغ جي پروٽوم جي دريافت ۾ پروٽين جي ڪوريج جي هڪ اهم کوٽائي حاصل ڪئي آهي، اسان نيٽ ورڪ-سطح AD ٽرانسڪروم سان ان جي اوورليپ کي وڌيڪ مڪمل طور تي سمجهڻ جي ڪوشش ڪري رهيا آهيون. ان ڪري، اسان دماغ جي پروٽوم جو مقابلو ڪيو جيڪو اسان دريافت ڪيو ان ماڊل سان جيڪو اسان اڳ ۾ AD (n = 308) ۽ ڪنٽرول (n = 157) DLPFC ٽشوز (13) ۾ 18,204 جين جي مائڪرو اري ماپ مان پيدا ڪيو. اوورليپنگ مجموعي طور تي، اسان 20 مختلف آر اين اي ماڊلز جي نشاندهي ڪئي، جن مان ڪيترن ئي مخصوص سيل جي قسمن جي افزودگي جو مظاهرو ڪيو، جن ۾ نيورسن، اوليگوڊينڊروسائٽس، اسٽروڪائٽس، ۽ مائڪروگليا (شڪل 3A). AD ۾ ھنن ماڊلز جي گھڻن تبديلين کي شڪل 3B ۾ ڏيکاريو ويو آھي. اسان جي پوئين پروٽين-آر اين اي اوورليپ تجزيي سان ڳنڍي اڻ ليبل ٿيل ايم ايس پروٽوم (اٽڪل 3000 پروٽين) (13) استعمال ڪندي، دماغي پروٽوم نيٽ ورڪ ۾ 44 ماڊلز مان گھڻا اسان کي مليا آھن ٽرانسڪروم نيٽ ورڪ ۾، ان ۾ ڪو خاص اوورليپ موجود نه آھي. اسان جي دريافت ۽ 34 پروٽين جي ماڊيولن جي نقل ڪرڻ جيڪي دماغ جي پروٽوم ۾ انتهائي برقرار رکيا ويا آهن، صرف 14 (~ 40٪) فشر جي صحيح ٽيسٽ (FET) پاس ڪيو، ٽرانسڪروم (Figure 3A) سان شمارياتي طور تي اهم اوورليپ ثابت ٿيو. ڊي اين اي نقصان جي مرمت (P-M25 ۽ P-M19)، پروٽين جي ترجمي (P-M7 ۽ P-M20)، آر اين اي بائنڊنگ / اسپلسنگ (P-M16 ۽ P-M21) ۽ پروٽين جي ٽارگيٽنگ (P-M13 ۽ P-) سان مطابقت M23) ٽرانسڪروم ۾ ماڊلز سان اوورليپ نٿو ڪري. تنهن ڪري، جيتوڻيڪ موجوده اوورليپ تجزيي ۾ هڪ گہرے پروٽوم ڊيٽا سيٽ استعمال ڪيو ويو آهي (13)، اڪثر AD نيٽ ورڪ پروٽوم کي ٽرانسڪروم نيٽ ورڪ ڏانهن نقشو نه ڪيو ويو آهي.
(A) Hypergeometric FET ڏيکاري ٿو سيل جي قسم جي مخصوص مارڪرز جي AD ٽرانسڪرپٽوم (مٿي) جي RNA ماڊل ۾ ۽ AD دماغ جي RNA (x-axis) ۽ پروٽين (y-axis) ماڊلز جي وچ ۾ اوورليپ جي درجي کي. (هيٺ). ڳاڙهي شيڊنگ جي شدت مٿين پينل ۾ سيل جي قسمن جي افزائش جي درجي ۽ هيٺئين پينل ۾ ماڊلز جي اوورليپ جي شدت کي ظاهر ڪري ٿي. Asterisks انگ اکر جي اهميت کي ظاهر ڪن ٿا (P <0.05). (ب) هر ٽرانسڪروم ماڊل ۽ AD اسٽيٽس جي خاصيت جين جي وچ ۾ رابطي جي درجي. کاٻي پاسي جا ماڊلز سڀ کان وڌيڪ منفي طور تي AD (نيري) سان لاڳاپيل آھن، ۽ ساڄي پاسي وارا سڀ کان وڌيڪ مثبت طور تي AD (ڳاڙھو) سان لاڳاپيل آھن. لاگ-تبديل ٿيل BH-صحيح ٿيل P قدر هر رابطي جي شمارياتي اهميت جي درجي کي ظاهر ڪري ٿو. (سي) اهم اوورليپنگ ماڊلز شيئر ڪيل سيل قسم جي افزودگي سان. (D) اوورليپنگ ماڊل ۾ ليبل ٿيل پروٽين (x-axis) ۽ RNA (y-axis) جي log2 فولڊ تبديلي جو باهمي تعلق جو تجزيو. Pearson لاڳاپو جي کوٽائي سان لاڳاپيل P قدر ڏيکاريل آهي. مائڪرو، مائڪروگليا؛ آسماني جسم، astrocytes. سي ٽي، ڪنٽرول.
گهڻيون اوورليپنگ پروٽين ۽ آر اين اي ماڊل هڪجهڙا سيل قسم جي افزودگي پروفائلز ۽ مسلسل AD تبديلي جي هدايتن کي حصيداري ڪندا آهن (شڪل 3، بي ۽ سي). ٻين لفظن ۾، Synapse سان لاڳاپيل M1 ماڊيول جي دماغي پروٽوم (PM1) کي نقشو ڪيو ويو آهي ٽن نيورونل-ريچ هومولوگس آر اين اي ماڊلز (R-M1, R-M9 ۽ R-M16)، جيڪي AD ۾ ٻئي ڏيکاريا ويا آهن. گھٽ سطح. اهڙيءَ طرح، glial-rich M5 ۽ M18 پروٽين ماڊيولز آر اين اي ماڊلز سان اوورليپ ٿين ٿا جيڪي اسٽروڪائٽس ۽ مائڪروگليئل مارڪرز (R-M3، R-M7، ۽ R-M10) سان مالا مال آهن ۽ انهن بيمارين ۾ تمام گهڻو اضافو ڪن ٿا. انهن ٻن ڊيٽا سيٽن جي وچ ۾ حصيداري ڪيل ماڊل خاصيتون سيل جي قسم جي افزودگي ۽ بيماري سان لاڳاپيل تبديلين کي وڌيڪ سپورٽ ڪن ٿيون جيڪي اسان دماغ جي پروٽوم ۾ ڏٺو آهي. بهرحال، اسان RNA ۽ انفرادي مارڪرز جي پروٽين جي سطحن جي وچ ۾ ڪيترن ئي اهم فرقن جو مشاهدو ڪيو انهن گڏيل ماڊلز ۾. انهن اوورليپنگ ماڊلز (Figure 3D) اندر انوولز جي پروٽومڪس ۽ ٽرانسڪرٽوميڪس جي فرق جي اظهار جو باهمي تجزيو هن غير مطابقت کي نمايان ڪري ٿو. مثال طور، اي پي پي ۽ ٻيا ڪيترائي گليل ماڊل پروٽينس (NTN1، MDK، COL25A1، ICAM1، ۽ SFRP1) AD پروٽوم ۾ اهم اضافو ڏيکاريا، پر AD ٽرانسڪروم ۾ تقريبا ڪا تبديلي نه هئي. اهي پروٽين-مخصوص تبديليون ويجهي سان لاڳاپيل هجن amyloid plaques (23, 35)، پروٽوم کي نمايان ڪري رهيا آهن جيئن pathological تبديلين جو ذريعو، ۽ اهي تبديليون ٽرانسڪروم ۾ ظاهر نه ٿي سگھن ٿيون.
اسان دريافت ڪيل دماغ ۽ CSF پروٽومس جو آزاديءَ سان تجزيو ڪرڻ کان پوءِ، اسان ٻن ڊيٽا سيٽن جو هڪ جامع تجزيو ڪيو ته جيئن دماغي نيٽ ورڪ جي پيٿوفائيولوجي سان لاڳاپيل AD CSF بائيو مارڪرز کي سڃاڻڻ لاءِ. اسان کي پهريان ٻن پروٽومس جي اوورليپ جي وضاحت ڪرڻ گهرجي. جيتوڻيڪ اهو وڏي پيماني تي قبول ڪيو ويو آهي ته CSF AD دماغ ۾ نيورو ڪيميڪل تبديلين کي ظاهر ڪري ٿو (4)، AD دماغ ۽ CSF پروٽوم جي وچ ۾ اوورليپ جو صحيح درجو واضح ناهي. اسان جي ٻن پروٽومز ۾ مليل گڏيل جين پروڊڪٽس جي تعداد جي مقابلي ڪرڻ سان، اسان معلوم ڪيو ته تقريبن 70٪ (n = 1936) پروٽينن جي سڃاڻپ ڪئي وئي جيڪي دماغ ۾ دماغ ۾ موجود هئا (شڪل 4A). انهن مان گھڻا اوورليپنگ پروٽين (n = 1721) دريافت ڪيل دماغي ڊيٽا سيٽ مان 44 ڪو-اظهار ماڊلز مان هڪ تي نقشا ڪيا ويا آهن (شڪل 4B). جيئن توقع ڪئي وئي، ڇھ سڀ کان وڏو دماغ ماڊلز (M1 کان M6) CSF اوورليپ جي وڏي مقدار جي نمائش ڪئي. بهرحال، دماغ جا ننڍا ماڊل آهن (مثال طور، M15 ۽ M29) جيڪي اوورليپ جي اوورليپ جي اوورليپ حاصل ڪن ٿا، دماغي ماڊل کان ٻه ڀيرا ان جي سائيز کان وڏي. اهو اسان کي وڌيڪ تفصيلي، انگن اکرن تي هلندڙ طريقو اختيار ڪرڻ جي حوصلا افزائي ڪري ٿو دماغ ۽ دماغي اسپينل سيال جي وچ ۾ اوورليپ کي ڳڻڻ لاء.
(A ۽ B) دريافت ڪيل دماغ ۽ سي ايس ايف ڊيٽا سيٽ ۾ دريافت ڪيل پروٽين اوورليپ. انهن مان گھڻا اوورليپنگ پروٽين دماغ جي گڏيل اظهار نيٽ ورڪ جي 44 ڪو-اظهار ماڊلز مان هڪ سان لاڳاپيل آهن. (سي) دريافت ڪريو اوورليپ جي وچ ۾ cerebrospinal fluid proteome ۽ دماغ نيٽ ورڪ proteome. گرمي جي نقشي جي هر قطار hypergeometric FET جي هڪ الڳ اوورليپ تجزيي جي نمائندگي ڪري ٿي. مٿين قطار دماغي ماڊل ۽ پوري CSF پروٽوم جي وچ ۾ اوورليپ (گرين / ڪارو شيڊنگ) کي ظاهر ڪري ٿي. ٻيو لڪير ڏيکاري ٿو ته دماغ جي ماڊلز ۽ سي ايس ايف پروٽين جي وچ ۾ اوورليپ (ڳاڙهي ۾ ڇانو) AD (P <0.05) ۾ خاص طور تي منظم ٿيل آهي. ٽيون قطار ڏيکاري ٿو ته دماغ جي ماڊلز ۽ سي ايس ايف پروٽين جي وچ ۾ اوورليپ (نيري شيڊنگ) AD (P <0.05) ۾ خاص طور تي هيٺيون منظم ٿيل آهي. FET مان نڪتل P قدر کي درست ڪرڻ لاءِ BH طريقو استعمال ڪريو. (ڊي) فولڊنگ ماڊل پينل سيل قسم جي ايسوسيئيشن ۽ لاڳاپيل GO شرطن جي بنياد تي. انهن پينلن ۾ ڪل 271 دماغ سان لاڳاپيل پروٽين شامل آهن، جن کي CSF پروٽوم ۾ بامعني اختلافي اظهار آهي.
سنگل-ٽيلڊ FETs استعمال ڪندي، اسان CSF پروٽوم ۽ انفرادي دماغ ماڊلز جي وچ ۾ پروٽين جي اوورليپ جي اهميت جو جائزو ورتو. تجزيي ظاهر ڪيو ته CSF ڊيٽا سيٽ ۾ مجموعي طور تي 14 دماغي ماڊلز ۾ شمارياتي طور تي اهم اوورليپ (FDR ترتيب ڏنل P <0.05)، ۽ هڪ اضافي ماڊل (M18) جن جي اوورليپ اهميت جي ويجهو آهي (FDR ترتيب ڏنل P = 0.06) (شڪل 4C) ، مٿي قطار). اسان ماڊلز ۾ پڻ دلچسپي رکون ٿا جيڪي مضبوط طور تي مختلف طور تي ظاهر ڪيل CSF پروٽينن سان اوورليپ ڪن ٿا. تنهن ڪري، اسان ٻه اضافي FET تجزيا لاڳو ڪيا آهن اهو طئي ڪرڻ لاءِ ته ڪهڙو (i) CSF پروٽين AD ۾ خاص طور تي وڌيو ويو ۽ (ii) CSF پروٽين AD ۾ خاص طور تي گهٽجي ويو (P <0.05، paired t test AD/control) دماغي ماڊلز معنيٰ سان اوورليپ سان. انهن جي وچ ۾. جيئن ته شڪل 4C جي وچين ۽ هيٺئين قطارن ۾ ڏيکاريل آهي، اهي اضافي تجزيا ڏيکارين ٿا ته 8 مان 44 دماغي ماڊل خاص طور تي AD CSF (M12, M1, M2, M18, M5, M44, M33, and M38) ۾ شامل ڪيل پروٽين سان گڏ آهن. . )، جڏهن ته صرف ٻه ماڊلز (M6 ۽ M15) ڏيکاريا ويا هڪ بامعني اوورليپ AD CSF ۾ گھٽ پروٽين سان. جيئن توقع ڪئي وئي، سڀ 10 ماڊلز 15 ماڊلز ۾ آھن سي ايس ايف پروٽوم سان سڀ کان وڌيڪ اوورليپ سان. تنهن ڪري، اسان فرض ڪريون ٿا ته اهي 15 ماڊل AD دماغ مان نڪتل CSF بايو مارڪرز جي اعلي پيداوار جا ذريعا آهن.
اسان انهن 15 اوورليپنگ ماڊلز کي پنجن وڏن پروٽين پينلز ۾ ونڊ ڪيو آهي انهن جي قربت جي بنياد تي WGCNA وڻ جي شڪل ۾ ۽ انهن جي وابستگي سيل جي قسمن ۽ جين آنٽولوجي سان (شڪل 4D). پهرين پينل ۾ نيورون مارڪرز ۽ Synapse سان لاڳاپيل پروٽين (M1 ۽ M12) ۾ مالا مال ماڊل شامل آهن. Synaptic پينل ۾ مجموعي طور تي 94 پروٽين شامل آهن، ۽ CSF پروٽوم ۾ سطحون خاص طور تي تبديل ٿي ويون آهن، ان کي پنجن پينلن مان دماغ سان لاڳاپيل CSF مارڪرز جو سڀ کان وڏو ذريعو بڻائي ٿو. ٻيو گروپ (M6 ۽ M15) endothelial سيل مارڪرن ۽ ويسولر جسم سان ويجهي رابطي جو مظاهرو ڪيو، جهڙوڪ "زخم جي شفا" (M6) ۽ "حوصلي مدافعتي ردعمل جي ضابطي" (M15). M15 پڻ لپپروٽين ميٽابولزم سان انتهائي لاڳاپيل آهي، جيڪو ويجهي سان لاڳاپيل آهي endothelium (36). ويسولر پينل ۾ دماغ سان لاڳاپيل 34 CSF مارڪرز شامل آهن. ٽيون گروپ شامل آهن ماڊلز (M2 ۽ M4) جيڪي خاص طور تي oligodendrocyte نشانن ۽ سيل جي واڌاري سان لاڳاپيل آهن. مثال طور، M2 جي اعلي سطحي آنٽولوجي اصطلاحن ۾ شامل آهن "ڊي اين اي نقل جي مثبت ضابطي" ۽ "purine biosynthesis پروسيس". ان کان علاوه، M4 ۾ شامل آهن "گليل سيل فرق" ۽ "ڪروموزوم سيگريگيشن". مائيلينيشن پينل ۾ دماغ سان لاڳاپيل 49 CSF مارڪرز شامل آهن.
چوٿين گروپ ۾ سڀ کان وڌيڪ ماڊلز شامل آهن (M30، M29، M18، M24، ۽ M5)، ۽ تقريبن سڀئي ماڊلز خاص طور تي مائڪروگليا ۽ astrocyte مارڪرن ۾ مالدار آهن. مائيلينيشن پينل وانگر، چوٿين پينل ۾ پڻ ماڊل شامل آهن (M30، M29، ۽ M18) جيڪي سيل جي واڌ ويجهه سان لاڳاپيل آهن. هن گروپ ۾ ٻيا ماڊل انتهائي امونولوجيڪل اصطلاحن سان لاڳاپيل آهن، جيئن ته ”اموني اثر وارو عمل“ (M5) ۽ ”اميون ريسپانس ريگيوليشن“ (M24). glial مدافعتي گروپ دماغ سان لاڳاپيل 42 CSF نشانن تي مشتمل آهي. آخرڪار، آخري پينل ۾ چار ماڊلز (M44، M3، M33، ۽ M38) تي 52 دماغ سان لاڳاپيل مارڪر شامل آهن، جيڪي سڀئي جسم تي توانائي جي اسٽوريج ۽ ميٽابولزم سان لاڳاپيل آهن. هنن ماڊلز (M3) جو سڀ کان وڏو تعلق mitochondria سان آهي ۽ نيورون مخصوص نشانن سان مالا مال آهي. M38 هن ميٽابولوم ۾ ننڍڙن ماڊل ميمبرن مان هڪ آهي ۽ اعتدال پسند نيورون جي خاصيت کي پڻ ڏيکاري ٿو.
مجموعي طور تي، اهي پنج پينل AD cortex ۾ سيل جي قسمن ۽ افعال جي وسيع رينج کي ظاهر ڪن ٿا، ۽ مجموعي طور تي 271 دماغ سان لاڳاپيل CSF مارڪرز (ٽيبل S2G) تي مشتمل آهي. انهن MS نتيجن جي صحيحيت کي جانچڻ لاءِ، اسان استعمال ڪيو قربت جي توسيع جو جائزو (PEA)، هڪ آرٿوگونل اينٽي باڊي تي ٻڌل ٽيڪنالاجي جنهن سان ملٽي پلڪسنگ صلاحيتون، اعليٰ حساسيت ۽ خاصيت، ۽ دماغي اسپائنل فلوئڊ جي نمونن جو ٻيهر تجزيو ڪيو، اسان انهن 271 بائيو مارڪرز جو هڪ ذيلي سيٽ مليو. (n = 36). اهي 36 هدف PEA جي AD گھڻائي ۾ تبديلي کي ظاهر ڪن ٿا، جيڪو اسان جي ايم ايس جي بنيادن جي نتيجن سان ويجهي سان لاڳاپيل آهي (r = 0.87، P = 5.6 × 10-12)، جيڪو اسان جي جامع MS تجزيي جي نتيجن کي مضبوط طور تي تصديق ڪيو (شڪل S4) ).
حياتياتي موضوعن تي زور ڏنو ويو آهي اسان جي پنجن گروهن، Synaptic سگنلنگ کان وٺي توانائي ميٽابولزم تائين، سڀ AD جي pathogenesis سان لاڳاپيل آهن (1-3). تنهن ڪري، اهي سڀئي 15 ماڊل شامل آهن جن ۾ پينل شامل آهن دماغ جي پروٽوم ۾ AD جي پيٽولوجي سان لاڳاپيل آهن جيڪي اسان دريافت ڪيا آهن (شڪل 2B). سڀ کان وڌيڪ قابل ذڪر اسان جي glial ماڊلز جي وچ ۾ اعلي مثبت pathological لاڳاپو ۽ اسان جي سڀ کان وڏي neuronal ماڊلز (M1 ۽ M3) جي وچ ۾ مضبوط منفي pathological لاڳاپو آهي. اسان جي نقل ٿيل دماغي پروٽوم (Figure S3D) جي فرق جي اظهار جو تجزيو پڻ M5 ۽ M18 نڪتل گليل پروٽين کي نمايان ڪري ٿو. AsymAD ۽ symptomatic AD ۾، سڀ کان وڌيڪ وڌيل glial پروٽين ۽ M1 سان لاڳاپيل synapses پروٽين تمام گھٽ گھٽجي ويو آھي. انهن مشاهدن مان ظاهر ٿئي ٿو ته 271 دماغي اسپائنل فلوئڊ مارڪر جيڪي اسان پنجن گروپن ۾ سڃاڻپ ڪيا آهن اهي AD cortex ۾ بيمارين جي عمل سان لاڳاپيل آهن، جن ۾ اهي شامل آهن جيڪي ابتدائي علامتي مرحلن ۾ ٿين ٿيون.
دماغ ۽ اسپينل فلوئڊ ۾ پينل پروٽينس جي تبديلي جي هدايت کي بهتر طور تي تجزيو ڪرڻ لاءِ، اسان 15 اوورليپنگ ماڊلز مان هر هڪ لاءِ هيٺيون نقشو ٺاهيون: (i) دماغ جي ڊيٽا سيٽ ۾ ماڊل جي گهڻائي جي سطح ۽ (ii) ماڊل پروٽين اهو فرق دماغي اسپائنل فلوئڊ ۾ ظاهر ڪيو ويو آهي (شڪل S5). جيئن اڳ ذڪر ڪيو ويو آهي، WGCNA استعمال ڪيو ويندو آهي ماڊل جي گهڻائي يا خاص پروٽين جي قيمت کي دماغ ۾ مقرر ڪرڻ لاء (13). آتش فشاني نقشو استعمال ڪيو ويندو آهي بيان ڪرڻ لاءِ ماڊيولر پروٽين جي فرق جي اظهار کي دماغي اسپينل سيال (AD/ڪنٽرول). انهن انگن اکرن مان ظاهر ٿئي ٿو ته پنجن مان ٽي پينل دماغ ۽ اسپينل سيال ۾ مختلف اظهار جي رجحانات ڏيکاري ٿو. Synapse پينل جا ٻه ماڊل (M1 ۽ M12) AD دماغ ۾ گھڻائي جي سطح ۾ گھٽتائي ڏيکاري ٿو، پر خاص طور تي AD CSF (Figure S5A) ۾ وڌندڙ پروٽين سان اوورليپ. نيورون سان لاڳاپيل ماڊلز جن ۾ ميٽابولوم (M3 ۽ M38) شامل آهن، هڪجهڙا دماغ ۽ دماغي اسپائنل فلوئڊ اظهار جي نمونن کي متضاد ڏيکاريا آهن (شڪل S5E). ويسولر پينل پڻ مختلف اظهار جي رجحانات ڏيکاريا، جيتوڻيڪ ان جا ماڊل (M6 ۽ M15) وچولي طور تي AD دماغ ۾ وڌي ويا ۽ بيمار CSF (Figure S5B) ۾ گھٽجي ويا. باقي ٻن پينلن ۾ وڏا گليل نيٽ ورڪ شامل آهن جن جي پروٽين کي مسلسل ٻنهي حصن ۾ منظم ڪيو ويو آهي (شڪل S5، C ۽ D).
مهرباني ڪري نوٽ ڪريو ته اهي رجحانات انهن پينلن جي سڀني نشانن لاءِ عام نه آهن. مثال طور، Synaptic پينل ۾ ڪيترائي پروٽين شامل آهن جيڪي خاص طور تي AD دماغ ۽ CSF (Figure S5A) ۾ گهٽجي ويا آهن. انهن ۾ هيٺيون ضابطو ڪيل دماغي اسپائنل فلوئڊ مارڪر آهن NPTX2 ۽ VGF جو M1، ۽ ڪروموگرانين B جو M12. بهرحال، انهن استثنان جي باوجود، اسان جي اڪثر synaptic نشانن کي AD اسپينل سيال ۾ بلند ڪيو ويو آهي. مجموعي طور تي، اهي تجزيا اسان جي پنجن پينلن مان هر هڪ ۾ دماغ ۽ دماغي اسپينل سيال جي سطحن ۾ شمارياتي طور تي اهم رجحانات کي فرق ڪرڻ جي قابل هئا. اهي رجحانات AD ۾ دماغ ۽ CSF پروٽين جي اظهار جي وچ ۾ پيچيده ۽ اڪثر مختلف تعلق کي نمايان ڪن ٿا.
ان کان پوء، اسان استعمال ڪيو اعلي-ذريعي ايم ايس ريپليڪشن تجزيي (CSF نقل 1) اسان جي 271 سيٽ بائيو مارڪرز کي محدود ڪرڻ لاءِ تمام گهڻي اميد رکندڙ ۽ ٻيهر پيدا ٿيندڙ هدفن تائين (شڪل 5A). CSF ڪاپي 1 ايموري گوزيوٽا ADRC کان ڪل 96 نمونن تي مشتمل آهي، بشمول ڪنٽرول، اسيماڊ، ۽ AD ڪوهورٽ (ٽيبل S1A). اهي AD ڪيسن جي نشاندهي ڪئي وئي آهي نرم سنجيدگي واري گهٽتائي (مطلب MoCA، 20.0 ± 3.8)، ۽ AD بائيو مارڪرز ۾ تبديلين جي تصديق ٿيل دماغي اسپينل سيال (ٽيبل S1A). CSF جي تجزيي جي برعڪس جيڪو اسان مليو، هي نقل هڪ وڌيڪ ڪارائتو ۽ اعليٰ ذريعي ”سنگل شاٽ“ MS طريقو استعمال ڪيو ويندو آهي (بغير آف لائن فريڪشنيشن)، جنهن ۾ هڪ سادي نموني تيار ڪرڻ وارو پروٽوڪول شامل آهي جيڪو انفرادي نموني جي مدافعتي عمل جي ضرورت کي ختم ڪري ٿو. . ان جي بدران، هڪ واحد مدافعتي ختم ٿيل "وڌائڻ وارو چينل" استعمال ڪيو ويندو آهي گهٽ گھڻا پروٽين جي سگنل کي وڌائڻ لاء (37). جيتوڻيڪ اهو ڪل پروٽوم ڪوريج کي گھٽائي ٿو، هي واحد شاٽ طريقو خاص طور تي مشين جي وقت کي گھٽائي ٿو ۽ TMT-ليبل ٿيل نمونن جو تعداد وڌائي ٿو جيڪو قابل تجزيه ڪري سگهجي ٿو (17، 38). مجموعي طور تي، تجزيو 6,487 پيپٽائڊس جي نشاندهي ڪئي، جيڪا 96 ڪيسن ۾ 1,183 پروٽومس کي ماپ ڪئي وئي. جيئن ته CSF جي تجزيي سان اسان کي مليو، صرف انهن پروٽينن جو مقدار گھٽ ۾ گھٽ 50٪ نمونن ۾ شامل ڪيو ويو ايندڙ حسابن ۾، ۽ ڊيٽا کي عمر ۽ جنس جي اثرن لاءِ رد ڪيو ويو. انهي جي نتيجي ۾ 792 پروٽومز جي آخري مقدار جي تصديق ڪئي وئي، جن مان 95٪ پڻ سڃاڻپ ڪئي وئي CSF ڊيٽا سيٽ ۾ مليا.
(الف) دماغ سان لاڳاپيل CSF پروٽين جي مقصدن جي تصديق ڪئي وئي پهرين نقل ٿيل CSF ڪوهورٽ ۾ ۽ فائنل پينل ۾ شامل ڪيو ويو (n = 60). (B کان E) پينل بائيو مارڪر ليولز (جامع زيڊ اسڪور) چار CSF ريپليڪشن ڪوهورٽس ۾ ماپيل. جوڙيل ٽي ٽيسٽ يا ANOVA ٽوڪي جي پوسٽ جي اصلاح سان گڏ استعمال ڪيا ويا هر نقل جي تجزيي ۾ ڪثرت ۾ تبديلين جي شمارياتي اهميت کي جانچڻ لاءِ. سي ٽي، ڪنٽرول.
جيئن ته اسان خاص طور تي اسان جي 271 دماغ سان لاڳاپيل CSF مقصدن جي جامع تجزيي جي ذريعي تصديق ڪرڻ ۾ دلچسپي رکون ٿا، اسان هن نقل ٿيل پروٽوم جي وڌيڪ امتحان کي انهن نشانن تائين محدود ڪنداسين. انهن 271 پروٽينن مان، 100 CSF نقل 1 ۾ ڳوليا ويا. شڪل S6A انهن 100 اوورليپنگ مارڪرز جي وچ ۾ ڪنٽرول ۽ AD جي نقل جي نموني جي وچ ۾ فرق ڏيکاري ٿو. Synaptic ۽ metabolite histones AD ۾ سڀ کان وڌيڪ وڌندا آهن، جڏهن ته ويسولر پروٽينن جي بيماري ۾ سڀ کان وڌيڪ گھٽجي ٿي. 100 اوورليپنگ مارڪرن مان گھڻا (n = 70) ٻن ڊيٽا سيٽن ۾ تبديلي جي ساڳي هدايت کي برقرار رکيو (شڪل S6B). اهي 70 تصديق ٿيل دماغ سان لاڳاپيل CSF مارڪرز (ٽيبل S2H) گهڻو ڪري اڳئين مشاهدو پينل اظهار جي رجحانات کي ظاهر ڪن ٿا، اهو آهي، ويسولر پروٽين جي هيٺيون ضابطي ۽ ٻين سڀني پينلن جي اپ-ريگيوليشن. انهن مان صرف 10 مان 70 تصديق ٿيل پروٽين AD جي گهڻائي ۾ تبديليون ڏيکاريا آهن جيڪي انهن پينل جي رجحانات جي تضاد ڪن ٿا. ھڪڙو پينل ٺاھڻ لاءِ جيڪو بھترين طور تي دماغ ۽ دماغي اسپائنل سيال جي مجموعي رجحان کي ظاھر ڪري ٿو، اسان انھن 10 پروٽينن کي دلچسپي جي پينل مان خارج ڪيو جنھن کي اسان آخرڪار تصديق ڪيو (شڪل 5A). تنهن ڪري، اسان جي پينل ۾ شامل آهي مجموعي طور تي 60 پروٽينن جي تصديق ڪئي وئي ٻن آزاد CSF AD cohorts ۾ مختلف نموني تيار ڪرڻ ۽ MS پليٽ فارم تجزيو استعمال ڪندي. CSF ڪاپي 1 ڪنٽرول ۽ AD ڪيسن ۾ هنن فائنل پينلز جي ز-اسڪور ايڪسپريس پلاٽ تصديق ڪئي پينل رجحان CSF ڪوهورٽ ۾ مشاهدو ڪيو ويو جيڪو اسان مليو (شڪل 5B).
انهن 60 پروٽينن ۾، اهڙا ماليڪيول آهن جيڪي AD سان لاڳاپيل هوندا آهن، جهڙوڪ اوستيوپونٽين (SPP1)، جيڪو هڪ سوزش ڪندڙ سائٽوڪائن آهي، جيڪو ڪيترن ئي مطالعي ۾ AD سان جڙيل آهي (39-41)، ۽ GAP43، هڪ synaptic پروٽين. جيڪو واضح طور تي neurodegeneration سان ڳنڍيل آهي (42). سڀ کان وڌيڪ مڪمل طور تي تصديق ٿيل پروٽين ٻين نيوروڊجينيريٽ بيمارين سان لاڳاپيل مارڪر آهن، جهڙوڪ اميوٽروفڪ ليٽرل اسڪيلروسس (ALS) سان لاڳاپيل سپر آڪسائيڊ ڊسموٽس 1 (SOD1) ۽ پارڪنسن جي بيماري سان لاڳاپيل desaccharase (PARK7). اسان اهو پڻ تصديق ڪيو آهي ته ٻيا ڪيترائي نشان، جهڙوڪ SMOC1 ۽ دماغ سان ڀريل جھلي منسلڪ سگنلنگ پروٽين 1 (BASP1)، نيوروڊيجنريشن تائين محدود اڳئين لنڪ آهن. اها ڳالهه نوٽ ڪرڻ جي قابل آهي ته CSF پروٽوم ۾ انهن جي گهٽ مجموعي گهڻائي جي ڪري، اسان لاء اهو ڏکيو آهي ته هي اعلي-ذريعي واحد-شاٽ ڳولڻ جو طريقو استعمال ڪرڻ لاء MAPT ۽ ڪجهه ٻين AD سان لاڳاپيل پروٽينن (مثال طور، NEFL ۽ NRGN) ) ( 43، 44).
اسان وري چيڪ ڪيو انهن 60 ترجيحي پينل مارڪرز کي ٽن اضافي نقل ڪيل تجزين ۾. CSF ڪاپي 2 ۾، اسان هڪ واحد TMT-MS استعمال ڪيو 297 ڪنٽرول جي هڪ آزاد ڪوهورٽ جو تجزيو ڪرڻ ۽ ايموري گوزيوٽا ADRC (17) کان AD نموني. سي ايس ايف جي نقل 3 ۾ 120 ڪنٽرول ۽ لوزان، سوئٽزرلينڊ (45) کان AD مريضن مان دستياب TMT-MS ڊيٽا جي ٻيهر تجزيي شامل آهي. اسان هر ڊيٽا سيٽ ۾ 60 ترجيحي نشانن مان ٻه ٽين کان وڌيڪ ڳوليا. جيتوڻيڪ سوئس مطالعي مختلف MS پليٽ فارمز ۽ TMT مقدار جي طريقن (45, 46) استعمال ڪيو، اسان مضبوط طور تي اسان جي پينل جي رجحانات کي ٻن بار بار تجزيي ۾ ٻيهر پيش ڪيو (شڪل 5، سي ۽ ڊي، ۽ ٽيبل S2، I، ۽ J). اسان جي گروپ جي بيماري جي خاصيت جو جائزو وٺڻ لاء، اسان استعمال ڪيو TMT-MS کي تجزيو ڪرڻ لاء چوٿين نقل واري ڊيٽا سيٽ (CSF نقل 4)، جنهن ۾ شامل نه رڳو ڪنٽرول (n = 18) ۽ AD (n = 17) ڪيس، پر پڻ PD ( n = 14)، ALS (n = 18) ۽ frontotemporal dementia (FTD) نموني (n = 11) (ٽيبل S1A). اسان ڪاميابيءَ سان لڳ ڀڳ ٻه ٽيون پينل پروٽين جي مقدار کي هن ڪوهورٽ ۾ (38 مان 60). اهي نتيجا سڀني پنجن بائيو مارڪر پينلز ۾ AD-مخصوص تبديلين کي نمايان ڪن ٿا (شڪل 5E ۽ ٽيبل S2K). ميٽابولائٽ گروپ ۾ اضافو مضبوط ترين اي ڊي جي خاصيت ڏيکاري ٿي، بعد ۾ مائيلينشن ۽ گليل گروپ. گهٽ ۾ گهٽ حد تائين، FTD انهن پينلن جي وچ ۾ اضافو پڻ ڏيکاري ٿو، جيڪا شايد ساڳئي امڪاني نيٽ ورڪ تبديلين کي ظاهر ڪري ٿي (17). ان جي ابتڙ، ALS ۽ PD تقريبن ساڳيا مائلينشن، گليل، ۽ ميٽابولوم پروفائلز کي ڪنٽرول گروپ طور ڏيکاري ٿو. مجموعي طور تي، نموني جي تياري، MS پليٽ فارم، ۽ TMT مقدار جي طريقن ۾ اختلافن جي باوجود، اهي بار بار تجزيا ڏيکارين ٿا ته اسان جي ترجيحي پينل مارڪرز ۾ 500 کان وڌيڪ منفرد CSF نموني ۾ AD-مخصوص تبديليون آهن.
AD neurodegeneration وڏي پيماني تي تسليم ڪيو ويو آهي ڪيترن ئي سالن کان اڳ سنجڪندڙ علامات جي شروعات کان پوء، تنهنڪري اتي ضروري آهي ته AsymAD جي بايو مارڪرز (5, 31). بهرحال، وڌيڪ ۽ وڌيڪ ثبوت ڏيکاري ٿو ته AsymAD جي حياتيات هڪجهڙائي کان پري آهي، ۽ خطري ۽ لچڪ جي پيچيده رابطي بعد ۾ بيماري جي ترقي ۾ وڏي انفرادي اختلافن جي ڪري ٿي (47). جيتوڻيڪ AsymAD ڪيسن کي سڃاڻڻ لاءِ استعمال ڪيو ويو، بنيادي CSF بايو مارڪرز (Aβ1-42، ڪل ٽائو ۽ p-tau) جي سطحن کي قابل اعتماد انداز ۾ پيش ڪرڻ جي قابل ثابت نه ڪيو ويو آهي ته ڪير ڊيمينشيا ڏانهن ترقي ڪندو (4, 7)، وڌيڪ اشارو ٿي سگهي ٿو. هن آبادي جي خطري کي درست ڪرڻ لاءِ دماغي فزيالوجي جي ڪيترن ئي پهلوئن تي ٻڌل هولسٽڪ بائيو مارڪر اوزار شامل ڪرڻ ضروري آهي. تنهن ڪري، اسان بعد ۾ CSF ڪاپي 1 جي AsymAD آبادي ۾ اسان جي AD-تصديق ٿيل بائيو مارڪر پينل جو تجزيو ڪيو. اهي 31 AsymAD ڪيس ظاهر ڪيا غير معمولي بنيادي بايو مارڪر ليولز (Aβ1-42/مجموعي ٽائو ايليسا تناسب، <5.5) ۽ مڪمل معرفت (مطلب MoCA، 27. ± 2.2) (ٽيبل S1A). ان کان علاوه، AsymAD سان گڏ سڀني ماڻهن جو ڪلينڪل ڊيمينيا جو اسڪور 0 آهي، اهو ظاهر ڪري ٿو ته روزاني سنجيدگي يا فعلي ڪارڪردگي ۾ گهٽتائي جو ڪو ثبوت ناهي.
اسان سڀ کان پهريان سڀني 96 CSF نقلن 1 ۾ تصديق ٿيل پينل جي سطحن جو تجزيو ڪيو، بشمول AsymAD cohort. اسان ڏٺا ته AsymAD گروپ ۾ ڪيترن ئي پينلن ۾ اھم AD-جهڙوڪ گھڻائي تبديليون آھن، ويسولر پينل AsymAD ۾ ھيٺئين رجحان ڏيکاريا آھن، جڏھن ته ٻين سڀني پينلن کي ھڪڙو اڀرندڙ رجحان ڏيکاريو (شڪل 6A). تنهن ڪري، سڀني پينلن ELISA Aβ1-42 سان انتهائي اهم لاڳاپو ڏيکاريا ۽ مجموعي طور تي ٽاؤ جي سطح (شڪل 6B). ان جي ابتڙ، گروپ ۽ MoCA سکور جي وچ ۾ لاڳاپا نسبتا غريب آهي. انهن تجزين مان هڪ وڌيڪ حيرت انگيز نتيجن مان هڪ آهي AsymAD cohort ۾ پينل جي گهڻائي جي وڏي حد. جيئن ته شڪل 6A ۾ ڏيکاريل آهي، AsymAD گروپ جي پينل سطح عام طور تي ڪنٽرول گروپ ۽ AD گروپ جي پينل سطح کي پار ڪري ٿو، نسبتا اعلي تبديلي ڏيکاريندي. AsymAD جي هن تفاوت کي وڌيڪ ڳولڻ لاءِ، اسان 96 CSF ريپليڪيشن 1 ڪيسن ۾ ملٽي ڊائمينسل اسڪيلنگ (MDS) تجزيو لاڳو ڪيو. MDS تجزيو ڊيٽا سيٽ ۾ ڪجهه متغيرن جي بنياد تي ڪيسن جي وچ ۾ هڪجهڙائي کي ڏسڻ جي اجازت ڏئي ٿو. ھن ڪلستر جي تجزيي لاءِ، اسين صرف اھي تصديق ٿيل پينل مارڪر استعمال ڪندا آھيون جن ۾ CSF دريافت ۽ نقل 1 پروٽوم (n = 29) (ٽيبل S2L) سطح ۾ شمارياتي لحاظ کان اھم تبديلي (P <0.05, AD/control) آھي. هي تجزيو اسان جي ڪنٽرول ۽ AD ڪيسن جي وچ ۾ واضح فضائي ڪلسترنگ پيدا ڪيو (شڪل 6C). ان جي ابتڙ، ڪجهه AsymAD ڪيس واضح طور تي ڪنٽرول گروپ ۾ ڪلستر ٿيل آهن، جڏهن ته ٻيا AD ڪيسن ۾ واقع آهن. ھن AsymAD heterogeneity کي وڌيڪ ڳولڻ لاءِ، اسان پنھنجي MDS نقشي کي استعمال ڪيو انھن AsymAD ڪيسن جي ٻن گروپن کي بيان ڪرڻ لاءِ. پهرين گروپ ۾ AsymAD ڪيس شامل هئا ڪنٽرول جي ويجهو ڪلستر (n = 19)، جڏهن ته ٻيو گروپ AsymAD ڪيسن جي نشاندهي ڪئي وئي هئي AD جي ويجهو مارڪر پروفائل سان (n = 12).
(الف) CSF بائيو مارڪر گروپ جي اظهار جي سطح (z-score) سڀني 96 نمونن ۾ CSF نقل 1 ڪوهورٽ ۾، AsymAD سميت. ٽوڪي جي پوسٽ-تصديق سان ويرينس جو تجزيو استعمال ڪيو ويو پينل جي اڪثريت تبديلين جي شمارياتي اهميت جو جائزو وٺڻ لاءِ. (B) پينل پروٽين جي گھڻائي جي سطح (z-score) جو باضابطه تجزيو MoCA سکور سان ۽ ELISA Aβ1-42 ۽ CSF ڪاپي 1 نمونن ۾ ڪل ٽاؤ سطح. Pearson لاڳاپو جي کوٽائي سان لاڳاپيل P قدر ڏيکاريل آهي. (سي) 96 CSF ڪاپي 1 ڪيسن جي ايم ڊي ايس 29 تصديق ٿيل پينل مارڪرز جي گھڻائي جي سطح تي ٻڌل هئي، جيڪي خاص طور تي دريافت ۽ سي ايس ايف ڪاپي 1 ڊيٽا سيٽن ۾ تبديل ڪيا ويا [P <0.05 AD / ڪنٽرول (CT)]. هي تجزيو استعمال ڪيو ويو AsymAD گروپ کي ورهائڻ لاء ڪنٽرول (n = 19) ۽ AD (n = 12) ذيلي گروپن ۾. (D) آتش فشاني پلاٽ سڀني CSF ريپليڪشن 1 پروٽين جي فرق جي اظهار کي ڏيکاري ٿو log2 فولڊ تبديلي (x-axis) سان لاڳاپو -log10 جي شمارياتي P قدر ٻن AsymAD ذيلي گروپن جي وچ ۾. پينل بايو مارڪر رنگا رنگ آهن. (E) CSF نقل 1 گھڻائي جي سطح جي چونڊ گروپ بائيو مارڪرز جي وچ ۾ مختلف طور تي بيان ڪيو ويو آهي AsymAD ذيلي گروپن جي وچ ۾. ٽوڪي جي پوسٽ ايڊجسٽ ٿيل تجزيي جي تبديلي کي شمارياتي اهميت جو اندازو لڳائڻ لاء استعمال ڪيو ويو.
اسان انهن ڪنٽرول ۽ AD-جهڙوڪ AsymAD ڪيسن جي وچ ۾ فرق پروٽين جي اظهار جي جانچ ڪئي (شڪل 6D ۽ ٽيبل S2L). نتيجي ۾ ٻرندڙ ٻرندڙ نقشو ڏيکاري ٿو ته 14 پينل مارڪر ٻن گروپن جي وچ ۾ خاص طور تي تبديل ٿي ويا آهن. انهن مان گھڻا مارڪر Synapse ۽ metabolome جا ميمبر آهن. بهرحال، SOD1 ۽ myristoylated alanine-rich protein kinase C substrate (MARCKS)، جيڪي بالترتيب myelin ۽ glial مدافعتي گروپن جا ميمبر آهن، پڻ هن گروپ سان تعلق رکن ٿا (شڪل 6، D ۽ E). ويسولر پينل پڻ ٻن نشانن کي وڌايو جيڪي خاص طور تي AD-like AsymAD گروپ ۾ گھٽجي ويا، جن ۾ AE بائنڊنگ پروٽين 1 (AEBP1) ۽ مڪمل خانداني ميمبر C9 شامل آھن. ELISA AB1-42 (P = 0.38) ۽ p-tau (P = 0.28) ۾ ڪنٽرول ۽ AD-جهڙوڪ AsymAD ذيلي گروپن جي وچ ۾ ڪو خاص فرق نه هو، پر اتي واقعي هڪ اهم فرق هو ڪل تاؤ سطح ۾ (P = 0.0031) ) (تصوير S7). اتي ڪيترائي پينل مارڪر آھن جيڪي ظاھر ڪن ٿا ته ٻن AsymAD ذيلي گروپن جي وچ ۾ تبديليون ڪل ٽاؤ سطحن کان وڌيڪ اھم آھن (مثال طور، YWHAZ، SOD1، ۽ MDH1) (شڪل 6E). مجموعي طور تي، اهي نتيجا ظاهر ڪن ٿا ته اسان جي تصديق ٿيل پينل ۾ شايد بائيو مارڪرز شامل آهن جيڪي ذيلي قسم ۽ امڪاني خطري جي سطح تي مريضن جي بيماري جي بيماري سان.
AD جي پويان مختلف پيٿوفزيالوجي کي بهتر ماپڻ ۽ ٽارگيٽ ڪرڻ لاءِ سسٽم تي ٻڌل بايو مارڪر اوزارن جي سخت ضرورت آهي. انهن اوزارن جي توقع ڪئي وئي آهي ته نه رڳو اسان جي AD تشخيصي فريم ورڪ کي تبديل ڪن، پر اثرائتي، مريض-مخصوص علاج واري حڪمت عملي کي اپنائڻ (1, 2). انهي جي پڇاڙيءَ ۾، اسان AD دماغ ۽ CSF لاءِ هڪ غيرجانبدار جامع پروٽوميڪس اپروچ لاڳو ڪيو ويب تي ٻڌل CSF بائيو مارڪرز کي سڃاڻڻ لاءِ جيڪي دماغ جي بنياد تي پيٿو فزيولوجي جي وسيع رينج کي ظاهر ڪن ٿا. اسان جي تجزيي پنج سي ايس ايف بائيو مارڪر پينل پيدا ڪيا، جيڪي (i) synapses، رت جي رگون، ميلن، مدافعتي ۽ ميٽابولڪ dysfunction کي ظاهر ڪن ٿا؛ (ii) مختلف MS پليٽ فارمن تي مضبوط پيداواري صلاحيت جو مظاهرو؛ (iii) AD جي شروعاتي ۽ آخري مرحلن دوران ترقي پسند بيماري مخصوص تبديليون ڏيکاريو. مجموعي طور تي، اهي نتيجا AD تحقيق ۽ ڪلينڪ ايپليڪيشنن لاءِ متنوع، قابل اعتماد، ويب تي مبني بائيو مارڪر اوزار جي ترقي جي طرف هڪ واعدو ڪندڙ قدم جي نمائندگي ڪن ٿا.
اسان جا نتيجا AD دماغ نيٽ ورڪ پروٽوم جي انتهائي محفوظ تنظيم کي ظاھر ڪن ٿا ۽ سسٽم جي بنياد تي بائيو مارڪر ڊولپمينٽ لاء لنگر جي طور تي ان جي استعمال جي حمايت ڪن ٿا. اسان جو تجزيو ڏيکاري ٿو ته AD ۽ AsymAD دماغن تي مشتمل ٻه آزاد TMT-MS ڊيٽا سيٽن ۾ مضبوط ماڊليت آهي. اهي نتيجا اسان جي پوئين ڪم کي وڌائين ٿا، 2,000 کان وڌيڪ دماغ جي بافتن جي طاقتور ماڊلز جي تحفظ کي ظاهر ڪن ٿا ڪيترن ئي آزاد ساٿين کان فرنٽل، پاريٽيل، ۽ عارضي پرانتڪس (17). هي اتفاق نيٽ ورڪ موجوده تحقيق ۾ مشاهدو مختلف بيمارين سان لاڳاپيل تبديلين کي ظاهر ڪري ٿو، جنهن ۾ گليل-امير سوزش واري ماڊل جي واڌ ۽ نيورون-امير ماڊلز جي گهٽتائي شامل آهن. موجوده تحقيق وانگر، هي وڏي پيماني تي نيٽ ورڪ AsymAD ۾ اهم ماڊلر تبديلين کي پڻ ڏيکاري ٿو، مختلف قسم جي مختلف اڳڪٿينياتي پيٽوفائيولوجيز کي ڏيکاريندي (17).
بهرحال، هن انتهائي قدامت پسند نظام جي بنياد تي فريم ورڪ جي اندر، اتي وڌيڪ نفيس حياتياتي تفاوت موجود آهي، خاص طور تي ماڻهن جي وچ ۾ AD جي شروعاتي مرحلن ۾. اسان جو بايو مارڪر پينل AsymAD ۾ ٻن ذيلي گروپن کي ظاهر ڪرڻ جي قابل آهي، جيڪي ڪيترن ئي CSF مارڪرز جي اهم فرق جي اظهار کي ظاهر ڪن ٿا. اسان جو گروپ انهن ٻن ذيلي گروپن جي وچ ۾ حياتياتي فرق کي اجاگر ڪرڻ جي قابل هو، جيڪي بنيادي AD بايو مارڪرز جي سطح تي واضح نه هئا. ڪنٽرول گروپ جي مقابلي ۾، Aβ1-42 / ڪل ٽائو تناسب انهن AsymAD ماڻهن جي غير معمولي گهٽ هئي. جڏهن ته، صرف مجموعي طور تي ٽاؤ سطحون خاص طور تي ٻن AsymAD ذيلي گروپن جي وچ ۾ مختلف هئا، جڏهن ته Aβ1-42 ۽ p-tau سطح نسبتا نسبتا رهي. جيئن ته اعلي CSF ٽاؤ Aβ1-42 سطحن (7) جي ڀيٽ ۾ سنجڪرت جي علامتن جو هڪ بهتر اڳڪٿي ڪندڙ لڳي ٿو، اسان کي شڪ آهي ته ٻه AsymAD همراهن کي بيماري جي ترقي جا مختلف خطرا هوندا. اسان جي AsymAD جي محدود نموني سائيز ۽ ڊگھي ڊيٽا جي گھٽتائي، وڌيڪ تحقيق جي ضرورت آھي اعتماد سان انھن نتيجن کي ڪڍڻ لاء. بهرحال، اهي نتيجا ظاهر ڪن ٿا ته هڪ سسٽم تي ٻڌل CSF پينل اسان جي صلاحيت کي وڌائي سگھي ٿو ماڻهن کي مؤثر طور تي بيماري جي علامتي اسٽيج دوران.
مجموعي طور تي، اسان جا نتيجا AD جي pathogenesis ۾ ڪيترن ئي حياتياتي افعال جي ڪردار جي حمايت ڪن ٿا. بهرحال، غير منظم توانائي ميٽابولزم اسان جي سڀني پنجن تصديق ٿيل ليبلنگ پينلز جو ممتاز موضوع بڻجي ويو. ميٽابولڪ پروٽين، جهڙوڪ hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase 1 (HPRT1) ۽ lactate dehydrogenase A (LDHA)، سڀ کان وڌيڪ مضبوط طور تي تصديق ٿيل synaptic biomarkers آهن، انهي مان ظاهر ٿئي ٿو ته AD CSF ۾ اضافو انتهائي جنس جي پيداوار آهي. اسان جي رت جي رڳن ۽ گليل پينل ۾ پڻ ڪيترائي نشان شامل آهن جيڪي آڪسائيڊائٽي مواد جي ميٽابولزم ۾ شامل آهن. اهي نتيجا هڪ اهم ڪردار سان مطابقت رکن ٿا جيڪي ميٽابولڪ عمل سڄي دماغ ۾ ادا ڪن ٿا، نه رڳو نيورسن جي اعلي توانائي جي گهرج کي پورو ڪرڻ، پر astrocytes ۽ ٻين گليل سيلز جي اعلي توانائي جي گهرج کي پورو ڪرڻ لاء (17, 48). اسان جا نتيجا وڌندڙ ثبوتن جي حمايت ڪن ٿا ته ريڊڪس جي صلاحيت ۾ تبديلي ۽ توانائي جي رستن جي مداخلت شايد ڪيترن ئي اهم عملن جي وچ ۾ بنيادي ڪڙي ٿي سگھي ٿي جيڪا AD جي pathogenesis ۾ شامل آهي، بشمول mitochondrial مشڪلاتون، glial-mediated inflammation، ۽ Vascular نقصان (49). ان کان علاوه، ميٽابولڪ cerebrospinal fluid biomarkers اسان جي ڪنٽرول ۽ AD-جهڙوڪ AsymAD ذيلي گروپن جي وچ ۾ وڏي تعداد ۾ مختلف قسم جي اميرن پروٽينن تي مشتمل آهي، اهو مشورو ڏئي ٿو ته انهن توانائي ۽ ريڊڪس رستن جي خرابي بيماري جي اڳوڻي اسٽيج ۾ نازڪ ٿي سگهي ٿي.
مختلف دماغ ۽ دماغي اسپائنل فلوئڊ پينل جا رجحان جيڪي اسان ڏٺا آهن انهن ۾ پڻ دلچسپ حياتياتي اثر آهن. Synapses ۽ metabolomes ۾ مالا مال نيورون ڏيکارين ٿا AD جي دماغ ۾ گھٽتائي جي سطح ۽ دماغي اسپائنل سيال ۾ وڌاءُ. ڏنو ويو آهي ته نيورون توانائي پيدا ڪندڙ mitochondria ۾ مالا مال آهن synapses تي انهن جي ڪيترن ئي خاص سگنلن لاءِ توانائي فراهم ڪرڻ لاءِ (50) ، انهن ٻن نيورون گروپن جي اظهار جي پروفائيل جي هڪجهڙائي جي توقع ڪئي وئي آهي. نيورسن جو نقصان ۽ خراب ٿيل سيلز جو نڪرڻ انهن دماغ ۽ سي ايس ايف پينل جي رجحان کي بعد ۾ بيماري جي وضاحت ڪري سگهي ٿو، پر اهي ابتدائي پينل تبديلين جي وضاحت نٿا ڪري سگهن جيڪي اسان مشاهدو ڪندا آهيون (13). ابتدائي علامتي بيماري ۾ انهن نتيجن جي هڪ ممڪن وضاحت غير معمولي synaptic pruning آهي. مائوس ماڊلز ۾ نوان ثبوت پيش ڪن ٿا ته مائڪروگليا-ثالث ٿيل synaptic phagocytosis شايد غير معمولي طور تي AD ۾ چالو ٿي سگھي ٿو ۽ دماغ ۾ شروعاتي synapse نقصان جي ڪري ٿي (51). هي رد ٿيل synaptic مواد شايد CSF ۾ جمع ٿي سگهي ٿو، ڇو ته اسان نيورون پينل ۾ CSF ۾ اضافو ڏسي رهيا آهيون. مدافعتي ثالث synaptic pruning شايد جزوي طور تي گليل پروٽين ۾ اضافو جي وضاحت ڪري سگهون ٿا جيڪو اسان دماغ ۽ دماغي اسپائنل سيال ۾ مشاهدو ڪريون ٿا سڄي بيماري جي عمل ۾. Synaptic pruning جي علاوه، exocytic pathway ۾ مجموعي طور تي غير معموليات شايد مختلف دماغ ۽ CSF جي اظهار جي نيورونل مارڪرز جي ڪري سگھي ٿي. ڪيتريون ئي اڀياس ڏيکاريا آهن ته AD دماغ جي pathogenesis ۾ exosomes جو مواد تبديل ٿي چڪو آهي (52). ٻاھريليل رستو پڻ Aβ (53، 54) جي واڌاري ۾ شامل آھي. اها ڳالهه نوٽ ڪرڻ جي قابل آهي ته exosomal secretion کي دٻائي سگھي ٿو AD-like pathology in AD transgenic مائوس ماڊلز (55).
ساڳئي وقت، ويسولر پينل ۾ پروٽين AD دماغ ۾ هڪ معتدل اضافو ڏيکاري ٿو، پر CSF ۾ خاص طور تي گهٽتائي. رت جي دماغ جي رڪاوٽ (BBB) ​​dysfunction جزوي طور تي انهن نتيجن جي وضاحت ڪري سگهي ٿي. ڪيتريون ئي آزاد پوسٽ مارٽم انساني اڀياس ڏيکاريا آهن بي بي بي جي ڀڃڪڙي AD (56، 57). انهن مطالعي جي تصديق ڪئي وئي مختلف غير معمولي سرگرمين جي چوڌاري هن مضبوط طور تي بند ٿيل پرت endothelial سيلز جي چوڌاري، بشمول دماغ جي ڪيپيلري لڪيج ۽ رت جي پيدا ٿيندڙ پروٽين جي perivascular جمع (57). اهو دماغ ۾ بلند ويسولر پروٽين جي لاء هڪ سادي وضاحت مهيا ڪري سگهي ٿو، پر اهو مڪمل طور تي وضاحت نٿو ڪري سگهي ته اهي ساڳيون پروٽينن جي دماغي مايع ۾ گهٽتائي. هڪ امڪان اهو آهي ته مرڪزي نروس سسٽم فعال طور تي انهن ماليڪيولن کي الڳ ڪري رهيو آهي ته جيئن وڌندڙ سوزش ۽ آڪسائيڊائٽي دٻاءُ جي مسئلي کي حل ڪري. ھن پينل ۾ ڪجھ سڀ کان وڌيڪ سخت CSF پروٽينن ۾ گھٽتائي، خاص طور تي جيڪي لپپروٽين جي ضابطن ۾ شامل آھن، سوزائٽي جي نقصانڪار سطحن جي روڪٿام ۽ رد عمل آڪسيجن نسلن جي نيوروپروٽيڪٽو عمل سان لاڳاپيل آھي. اهو صحيح آهي Paroxonase 1 (PON1)، هڪ لپپروٽين بائنڊنگ اينزيم جيڪو گردش ۾ آڪسائيڊائٽي دٻاء جي سطح کي گهٽائڻ لاء ذميوار آهي (58, 59). Alpha-1-microglobulin/bikunin precursor (AMBP) ويسولر گروپ جو هڪ ٻيو اهم طور تي هيٺيون ضابطو ڪندڙ مارڪر آهي. اهو لپيد ٽرانسپورٽر بيڪونين جو اڳوڻو آهي، جيڪو پڻ سوزش جي دٻاء ۽ اعصابي تحفظ ۾ شامل آهي (60، 61).
مختلف دلچسپ مفروضن جي باوجود، بائيو ڪيميڪل بيماري جي ميڪانيزم کي سڌو سنئون ڳولڻ جي قابليت دريافت تي هلندڙ پروٽومڪس تجزيي جي هڪ معروف حد آهي. تنهن ڪري، وڌيڪ تحقيق ضروري آهي اعتماد سان انهن بائيو مارڪر پينل جي پويان ميڪانيزم کي بيان ڪرڻ لاء. MS-based clinical Analysis جي ترقيءَ لاءِ اڳتي وڌڻ لاءِ، مستقبل جي ھدايتن کي پڻ ھدف مقداري طريقن جي استعمال جي ضرورت آھي وڏي پيماني تي بايو مارڪر جي تصديق لاءِ، جھڙوڪ چونڊ يا متوازي رد عمل جي نگراني (62). اسان تازو استعمال ڪيو متوازي ردعمل مانيٽرنگ (63) هتي بيان ڪيل ڪيترن ئي سي ايس ايف پروٽين جي تبديلين کي درست ڪرڻ لاء. ڪيترائي ترجيحي پينل ھدف اھم درستگي سان مقدار ۾ آھن، جن ۾ YWHAZ، ALDOA، ۽ SMOC1 شامل آھن، جيڪي اسان جي synapse، ميٽابولزم، ۽ سوزش واري پينل کي ترتيب ڏين ٿا (63). Independent Data Acquisition (DIA) ۽ ٻيون MS-based حڪمت عمليون به ھدف جي تصديق لاءِ ڪارآمد ثابت ٿي سگھن ٿيون. Bud et al. (64) تازو اهو ظاهر ڪيو ويو آهي ته اسان جي CSF دريافت ڪيل ڊيٽا سيٽ ۽ آزاد DIA-MS ڊيٽا سيٽ ۾ سڃاڻپ ٿيل AD بائيو مارڪرز جي وچ ۾ هڪ اهم اوورليپ آهي، جيڪو ٽن مختلف يورپي ڪوهرن مان تقريباً 200 CSF نموني تي مشتمل آهي. اهي تازو مطالعو اسان جي پينلز جي قابل اعتماد MS-بنياد ڳولڻ ۾ تبديل ڪرڻ جي صلاحيت جي حمايت ڪن ٿا. روايتي اينٽي باڊي ۽ aptamer جي بنياد تي ڳولڻ پڻ اهم AD بايو مارڪرز جي وڌيڪ ترقي لاء اهم آهي. CSF جي گھٽ گھڻائيءَ جي ڪري، انھن بائيو مارڪرز کي ھاءِ-throughput MS طريقن سان ڳولڻ وڌيڪ مشڪل آھي. NEFL ۽ NRGN ٻه اهڙا مثال آهن گهٽ-ڪثرت CSF بايو مارڪرز، جيڪي اسان جي جامع تجزيي ۾ پينل تي نقشا ڪيا ويا آهن، پر اسان جي واحد MS حڪمت عملي استعمال ڪندي قابل اعتماد طور تي ڳولي نه ٿو سگهجي. ڪيترن ئي اينٽي باڊيز جي بنياد تي ھدف ڪرڻ واريون حڪمت عمليون، جهڙوڪ پي اي اي، انھن نشانن جي ڪلينڪل تبديلي کي فروغ ڏئي سگھي ٿي.
مجموعي طور تي، هي مطالعو مختلف سسٽم جي بنياد تي CSF AD بائيو مارڪرز جي سڃاڻپ ۽ تصديق لاءِ هڪ منفرد پروٽوميڪس طريقو مهيا ڪري ٿو. انهن مارڪر پينلز کي اضافي AD ڪوهورٽس ۽ MS پليٽ فارمن کي بهتر ڪرڻ سان AD خطري جي سطح ۽ علاج کي اڳتي وڌائڻ جو واعدو ثابت ٿي سگھي ٿو. اڀياس جيڪي وقت سان گڏ انهن پينلن جي ڊگھي سطح جو جائزو وٺندا آهن اهو طئي ڪرڻ لاء پڻ نازڪ آهي ته مارڪر جو ڪهڙو ميلاپ ابتدائي بيماري جي خطري ۽ بيماري جي شدت ۾ تبديلين جي خطري کي بهتر بڻائي ٿو.
CSF پاران نقل ڪيل 3 نمونن کان سواء، هن مطالعي ۾ استعمال ٿيل سڀئي CSF نموني ايموري ADRC يا ويجهي لاڳاپيل تحقيقاتي ادارن جي سرپرستي هيٺ گڏ ڪيا ويا. ايموري سي ايس ايف نموني جا ڪل چار سيٽ استعمال ڪيا ويا انهن پروٽومڪس مطالعي ۾. CSF ڪوهورٽ ۾ 20 صحتمند ڪنٽرولن ۽ 20 AD مريضن جا نمونا شامل ڪيا ويا. CSF ڪاپي 1 ۾ 32 صحتمند ڪنٽرولن جا نمونا، 31 AsymAD فردن، ۽ 33 AD فردن جا نمونا شامل آھن. CSF ڪاپي 2 ۾ 147 ڪنٽرول ۽ 150 AD نموني شامل آهن. گھڻن مرضن جي سي ايس ايف جي نقل 4 ڪوهورٽ ۾ 18 ڪنٽرول، 17 AD، 19 ALS، 13 PD، ۽ 11 FTD نموني شامل آھن. ايموري يونيورسٽي جي اداري جي نظرثاني بورڊ پاران منظور ڪيل معاهدي جي مطابق، سڀني ايموري مطالعي جي شرڪت ڪندڙن کي باخبر رضامندي حاصل ڪئي. 2014 جي نيشنل انسٽيٽيوٽ آف ايجنگ بيسٽ پريڪٽس گائيڊ لائينز فار الزائمر سينٽرز (https://alz.washington.edu/BiospecimenTaskForce.html) جي مطابق، دماغي مايع کي گڏ ڪيو ويو ۽ لمبر پنڪچر ذريعي محفوظ ڪيو ويو. ڪنٽرول ۽ AsymAD ۽ AD مريضن کي معياري سنجڪندڙ تشخيص حاصل ڪيو ايموري سنجيدگي نيورولوجي ڪلينڪ يا Goizueta ADRC تي. انهن جي دماغي اسپائنل سيال جا نمونا آزمايا ويا INNO-BIA AlzBio3 Luminex لاءِ ELISA Aβ1-42، ڪل ٽائو ۽ پي-ٽائو تجزيو (65). ELISA اقدار قائم ڪيل AD بايو مارڪر ڪٽ آف معيار (66، 67) جي بنياد تي مضمونن جي تشخيصي درجه بندي جي حمايت ڪرڻ لاء استعمال ڪيا ويا آھن. بنيادي ڊيموگرافڪ ۽ تشخيصي ڊيٽا ٻين CSF جي تشخيص (FTD، ALS، ۽ PD) لاء پڻ حاصل ڪيا ويا آهن ايموري ADRC يا لاڳاپيل تحقيقاتي ادارن کان. انهن Emory CSF ڪيسن لاءِ سمري ڪيس ميٽا ڊيٽا ٽيبل S1A ۾ ڳولهي سگهجن ٿا. سوئس CSF نقل 3 ڪوهورٽ جون خاصيتون اڳ ۾ شايع ڪيون ويون آهن (45).
CSF نموني مليو. CSF ڊيٽا سيٽ جي اسان جي دريافت جي کوٽائي کي وڌائڻ لاء، ٽرپسينائيزيشن کان اڳ اعلي-ڪثرت پروٽين جي مدافعتي استعمال ڪئي وئي. مختصر ۾، 40 انفرادي CSF نمونن مان 130 μl CSF ۽ هڪ برابر حجم (130 μl) هاء سليڪٽ Top14 Abundance Protein Depletion Resin (Thermo Fisher Scientific, A36372) هڪ اسپن ڪالمن ۾ رکيا ويا (Thermo Fisher Scientific, A89888) ڪمري ۾. گرمي پد incubate). 15 منٽن تائين گھمڻ کان پوء، نموني کي 1000 گرام تي 2 منٽن لاء سينٽرفيوج ڪريو. هڪ 3K الٽرا سينٽرريفيوگل فلٽر ڊيوائس (ملي پور، UFC500396) استعمال ڪيو ويو 14,000g تي سينٽرفيوگنگ ذريعي 30 منٽ لاءِ fluent نموني کي مرڪوز ڪرڻ لاءِ. سڀني نمونن جي مقدار کي 75 μl تي فاسفيٽ بفر ٿيل لوڻ سان گھٽايو. پروسيسر جي پروٽوڪول (Thermo Fisher Scientific) جي مطابق، پروٽين جي ڪنسنٽريشن جو جائزو ورتو ويو بيڪينچونڪ اسيد (BCA) طريقي سان. سڀني 40 نمونن مان مدافعتي CSF (60 μl) lysyl endopeptidase (LysC) ۽ trypsin سان هضم ڪيو ويو. مختصر ۾، نموني کي گھٽايو ويو ۽ 1.2 μl 0.5 M tris-2 (-carboxyethyl) -phosphine ۽ 3 μl 0.8 M chloroacetamide سان 90 ° C تي 10 منٽ لاء، ۽ پوء 15 منٽن لاء پاڻيء جي غسل ۾ سونيڪ ڪيو ويو. نموني کي 193 μl 8 M يوريا بفر [8 M يوريا ۽ 100 mM NaHPO4 (pH 8.5)] سان 6 M يوريا جي آخري ڪنسنٽريشن تائين ملايو ويو. LysC (4.5 μg؛ Wako) ڪمري جي حرارت تي رات جي هضم لاء استعمال ڪيو ويندو آهي. ان کان پوءِ نموني کي 1 ايم يوريا ۾ 50 ايم ايم امونيم بائيڪاربونٽ (ABC) (68) سان ملايو ويو. ٽريپسن (پروميگا) جي برابر مقدار (4.5 μg) شامل ڪريو، ۽ پوءِ نموني کي 12 ڪلاڪن لاءِ سيپ ڪريو. هضم ٿيل پيپٽائيڊ محلول کي 1٪ فارمڪ ايسڊ (FA) ۽ 0.1٪ ٽرائي فلوورواسيٽڪ ايسڊ (TFA) (66) جي آخري ڪنسنٽريشن تي تيزاب ڪريو ۽ پوءِ 50 ملي گرام Sep-Pak C18 ڪالم (Waters) سان صاف ڪريو جيئن مٿي بيان ڪيو ويو آهي (25) . ان کان پوء پيپٽائڊ کي 1 ml 50٪ acetonitrile (ACN) ۾ خارج ڪيو ويو. بيچ (25) ۾ پروٽين جي مقدار کي معياري ڪرڻ لاء، سڀني 40 CSF نموني مان 100 μl aliquots گڏ ڪيا ويا هڪ مخلوط نمونو پيدا ڪرڻ لاء، جنهن کي پوء پنجن عالمي اندروني معيار (GIS) (48) نموني ۾ ورهايو ويو. سڀ انفرادي نموني ۽ گڏيل معيار کي تيز رفتار ويڪيوم (Labconco) طرفان خشڪ ڪيو ويو آهي.
CSF نموني کي نقل ڪري ٿو. Dayon ۽ ساٿين اڳ ۾ بيان ڪيو آهي مدافعتي گھٽتائي ۽ CSF ڪاپي جي هضمي 3 نموني (45, 46). باقي نقل جا نمونا انفرادي طور تي مدافعتي نه ڪيا ويا. هضم ڪريو اهي غير هٽايل نمونا ٽرپسن ۾ جيئن اڳ بيان ڪيو ويو آهي (17). هر بار بار ڪيل تجزيي لاءِ، 120 μl aliquots of eluted peptide ھر نموني مان گڏ ڪيا ويا ۽ برابر مقدار ۾ ورهايو ويو aliquots جيئن استعمال ڪيو وڃي TMT-ليبل ٿيل عالمي اندروني معيار (48). سڀ انفرادي نموني ۽ گڏيل معيار کي تيز رفتار ويڪيوم (Labconco) طرفان خشڪ ڪيو ويو آهي. گھٽ-ڪثرت CSF پروٽين جي سگنل کي وڌائڻ لاء، هر نموني مان 125 μl کي گڏ ڪندي، هڪ "وڌايو" نمونو تيار ڪيو ويو هر نقل جي تجزيي لاءِ [يعني، هڪ حياتياتي نمونو جيڪو تحقيق جي نموني کي نقل ڪري ٿو، پر مقدار موجود آهي. تمام وڏو (37، 69)] هڪ مخلوط CSF نموني ۾ ضم ٿي ويو (17). مخلوط نموني وري 12 ml هاء سليڪٽ Top14 Abundance Protein Removal Resin (Thermo Fisher Scientific, A36372) استعمال ڪندي مدافعتي ڪئي وئي، جيئن مٿي بيان ڪيو ويو، ۽ بعد ۾ ڪيترن ئي TMT ليبلنگ ۾ شامل ڪيو ويو.