研究人员已开发出迄今最详尽的脑分子动态图谱，揭示疾病过程如何"重激活"早期生命阶段的基因。通过新型空间三组学技术，研究团队追踪了特定脑区中基因活性、表观遗传变化与蛋白质生成的相互作用。
研究发现炎症不仅局限于受损区域，还会扩散并重新激活参与髓鞘形成的发育程序——这一过程在多发性硬化症中遭到破坏。该发现阐明了炎症在脑内传递的机制，可能为神经退行性和脱髓鞘疾病治疗开辟新途径。
关键事实
- 三组学创新：新技术可同时绘制特定脑区的基因活性、表观遗传调控及蛋白质生成图谱。
- 炎症扩散：单个脑区的免疫活动可触发远端未受损区域的分子变化。
- 多发性硬化症启示：炎症重激活发育基因程序，为多发性硬化症中的髓鞘损失提供线索。
卡罗林斯卡学院与耶鲁大学的研究人员创建了小鼠脑部出生后发育及炎症反应的多维分子图谱。这项发表于《自然》杂志的研究表明，调控脑发育的某些分子程序在炎症期间会被重新激活。
脑发育涉及细胞精确分化与区域分布等复杂过程。研究团队开发了名为"空间三组学"的新方法，可在特定脑区同步测量：1) 基因活性，2) 表观遗传变化对基因活性的调控，3) 该活性是否最终导致蛋白质生成。研究基于对不同发育阶段小鼠与人脑的分析。
"我们利用这种多维方法追踪了脑发育的时序变化，绘制了从出生到幼年期不同脑区的演变图谱，并研究了脑对炎症的反应。"瑞典卡罗林斯卡学院医学生物化学与生物物理学系教授贡萨洛·卡斯特洛-布朗科解释道。
炎症在脑内扩散
髓鞘形成是为神经细胞提供绝缘髓鞘保护层的过程，确保神经信号快速有效传递。富含髓鞘的脑区包括胼胝体——该区域受多发性硬化症（MS）等神经系统疾病影响，其中免疫系统攻击髓鞘及产生髓鞘的少突胶质细胞。
在破坏特定脑区髓鞘形成的小鼠模型中，研究人员发现脑免疫细胞（小胶质细胞）不仅在局部响应损伤，更在远端脑区被激活。
"令人惊讶的是，炎症会扩散至脑其他区域，即使这些区域未受直接损伤。"美国耶鲁大学教授荣范表示，他与卡斯特洛-布朗科教授共同主导该研究，"这表明疾病发生时，脑不同区域存在复杂的通信机制。"
对多发性硬化症的潜在意义
关键发现之一是：脑发育期间激活的基因程序在神经炎症中会被重新激活。
"这很关键，因为它能解释为何多发性硬化症等疾病会破坏髓鞘。"卡斯特洛-布朗科教授指出，"我们发现脑内炎症可扩散至原始损伤灶远端区域，这为理解多发性硬化症发展机制提供了新视角，并可能催生疾病治疗新工具。"
耶鲁大学的张迪博士后和卡罗林斯卡学院的莱斯利·柯比博士后为论文共同第一作者。
研究资助：本研究获瑞典研究理事会、瑞典脑科学基金会、克努特与爱丽丝·瓦伦堡基金会、欧盟"地平线欧洲"计划及美国国立卫生研究院等机构资助。贡萨洛·卡斯特洛-布朗科持有Nexus Epigenomics股份；荣范是IsoPlexis、Singleron Biotechnologies和AtlasXomics的创始人及顾问。
关键问题解答
问：本研究创建了什么？
答：研究人员构建了展示脑出生后发育及炎症反应的多维分子图谱，采用名为"空间三组学"的新型方法。
问：空间三组学如何运作？
答：该技术同步测量特定脑区三个关键分子层面——基因活性、表观遗传调控及最终蛋白质生成，提供脑细胞功能与通信的整合视图。
问：关于炎症的研究发现是什么？
答：炎症可跨脑区扩散并重激活通常在早期脑发育中使用的基因程序，为多发性硬化症等疾病提供新见解。
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