单核多组学揭示散发性早发阿尔茨海默病大脑三个区域的调控异常

散发性早发性阿尔茨海默病（sEOAD）指65岁前发病的阿尔茨海默病（AD）亚型，虽与晚发性AD（LOAD）有相似的β淀粉样蛋白和tau蛋白聚集病理特征，但常表现为非典型症状和更快进展，目前对其分子机制的研究仍较缺乏。本研究通过单核多组学技术（整合单核RNA测序与单核ATAC测序），对4名sEOAD患者和5名年龄匹配健康对照者的死后脑组织（前额叶皮层PFC、内嗅皮层EC、海马体HIP）进行分析，获得了76,000余个细胞核的基因表达和染色质可及性数据，系统探究了sEOAD的细胞类型特异性转录组和表观调控异常。

细胞组成分析显示，sEOAD患者PFC的兴奋性神经元数量显著减少，符合AD脑神经元丢失的典型病理；EC和HIP的少突胶质细胞比例有增加趋势（未达统计学显著）。转录组分析发现，EC和HIP的差异表达基因（DEGs）数量（分别为3348和2735个）多于PFC（1269个），且效应量更大，提示这两个脑区在sEOAD早期发病中可能更关键。部分DEGs在多个脑区的特定细胞类型中一致失调，如小胶质细胞中的ZBTB16（与认知缺陷相关）在三个脑区均上调。

通过顺式调控元件（cCREs）分析，鉴定出与sEOAD DEGs相关的细胞类型特异性开放染色质区域，发现这些cCREs多为远端增强子。 motif富集分析显示207个转录因子（TF） motif在cCREs中富集，其中140个在多种细胞类型中保守，如ZNF148在所有主要细胞类型中均有富集，小胶质细胞特异性富集SPI1和IKZF1等。进一步的调控网络分析发现8个在多个脑区神经胶质细胞中保守的TF，如星形胶质细胞的RFX4（调控跨膜运输、突触信号相关基因）和小胶质细胞的IKZF1（调控免疫相关基因）。

细胞间信号分析揭示胶质细胞与神经元间25种异常配体-受体信号，如星形胶质细胞向兴奋性神经元的EFNA5-EPHA3/EPHA6信号下调（影响神经元迁移和细胞骨架重排），小胶质细胞向星形胶质细胞的TGFB1-ITGB8信号上调（可能促进小胶质细胞生成）。

遗传关联分析发现，33个与sEOAD DEGs相关的cCREs与LOAD风险位点重叠（如HLA-DRB1的cCRE包含LOAD GWAS的index SNP rs9271058）；同时，sEOAD cCREs显著富集精神分裂症、双相情感障碍等神经精神疾病的风险变异，提示sEOAD与神经精神疾病可能存在共同遗传调控基础。

综上，本研究构建了sEOAD的单核多组学图谱，揭示了细胞类型和脑区特异性的基因调控异常，为理解sEOAD的病理机制提供了关键资源，也为AD的精准治疗研究奠定基础。