神经退行性疾病“额颞叶痴呆”（FTD）与RNA剪接异常密切相关，但其在不同脑细胞类型中的具体影响仍不清晰。为了解决这一难题，美国纽约威尔康奈尔医学院的Hagen U. Tilgner在《Cell Reports》期刊发表了一项研究，首次通过单细胞全长转录组测序技术系统揭示了FTD患者大脑中细胞类型特异性的剪接失调模式，为理解疾病机制和开发靶向治疗提供了新视角。

题目：A single-cell, long-read, isoform-resolved casecontrol study of FTD reveals cell-type-specific and broad splicing dysregulation in human brain

发表期刊：Cell Reports

影响因子：6.9

发表时间：2025-09-23

研究思路

研究结果

1. 技术路线与单细胞核转录组图谱构建

研究团队对6名GRN-FTD患者与6名正常对照的额上回样本进行单核测序与质量分析。流程包括：获取高质量细胞核，构建3’ cDNA文库进行短读长测序与聚类，继而通过探针富集全长cDNA并进行纳米孔长读长测序，以用于后续剪接异构体的差异分析。通过已发表的单细胞细胞核分析及聚类方法，在皮质样本中鉴定出了所有预期存在的主要细胞类型，包括兴奋性神经元、抑制性神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞、少突胶质前体细胞（OPCs），同时还包括小胶质细胞和内皮细胞。

2. FTD样本与对照组之间的差异基因表达分析

细胞聚类鉴定出所有主要皮质细胞类型，并发现FTD样本中少突胶质细胞比例显著升高。基因表达分析显示，各细胞类型的差异表达基因数量有限且变化幅度较小，但不同细胞类型的上下调基因数量模式各异：兴奋性神经元、抑制性神经元及少突胶质前体细胞以下调基因为主，而少突胶质细胞与星形胶质细胞则以上调基因为主。突触相关通路在神经元和星形胶质细胞等多个细胞类型中均显著富集（如SYN1和SYT1基因在FTD兴奋性神经元中表达上调），提示FTD的病理机制涉及广泛的、跨细胞类型的突触功能与连接紊乱。

3. FTD样本与对照之间的差异剪接分析及伪批量分析对细胞特异性事件的掩盖效应

基于SnISOr-Seq2技术，成功在主要神经细胞类型中检测到广泛的FTD相关剪接失调。研究发现，在FTD中表达上调（更多包含）的外显子中位长度为95bp，显著长于下调（更多跳过）的外显子（57bp），提示不同长度的外显子可能受不同剪接程序调控。研究揭示了细胞类型特异性的剪接模式转变，例如在TCF12基因中，神经元在FTD中呈现出类似星形胶质细胞的低外显子包含率。尤为重要的是，在抑制性神经元中，发生剪接失调的基因也显著富集了表达水平的改变，表明该细胞类型中转录与剪接过程可能存在协同失调。这些发现共同强调了在单细胞分辨率下解析剪接异常的必要性。

在混合细胞分析中，大量细胞类型特异性的剪接失调事件会被掩盖而无法被检测。例如，在星形胶质细胞中发现的33个疾病相关剪接失调外显子，在伪批量比较中完全不显著。这种掩盖效应是由于当非目标细胞类型的Reads数量占主导且其剪接模式在病例与对照间无显著变化时，会稀释甚至抵消目标细胞类型的强信号。整体上，分别有29%的星形胶质细胞、25%的少突胶质细胞、18%的兴奋性神经元和15%的抑制性神经元的显著剪接事件在伪批量分析中被遗漏。这一发现强调了单细胞分辨率对于精准解析复杂组织中细胞特异性分子病理的不可或缺性。

4. 细胞类型特异性失调模式

接下来，本研究发现FTD中的剪接失调呈现出明确的细胞类型特异性模式。星形胶质细胞强烈倾向于外显子跳过，而兴奋性神经元则相反，更多地发生外显子包含；抑制性神经元和少突胶质细胞的失调事件在包含与跳过之间分布则较为均衡。最强烈的剪接变化（|ΔΨ| ≥ 45%）通常仅局限于少数细胞类型。

此外，神经元各亚型之间的剪接失调模式高度相似，但神经元与胶质细胞（如星形胶质细胞、少突胶质细胞）之间的模式则存在显著差异。这些结果表明，在FTD病理进程中，神经元与非神经元细胞可能受到不同或部分独立的剪接调控程序影响，强调了从细胞类型特异性视角理解疾病分子机制的重要性。

对两名独立FTD患者的额叶（高病变）与枕叶（低病变）皮层进行对比分析，发现FTD相关的剪接失调事件（如PRUNE2外显子跳过和SEC11A外显子包含）在病变更严重的额叶区域显著富集，且其富集程度与患者疾病的临床严重程度呈正相关。这表明剪接失调并非均匀分布，而是与大脑区域的特异性病理负担密切相关，为理解FTD的空间进展提供了分子层面的证据。

5. 与不同皮质层相关的兴奋性亚型剪接失调

兴奋性神经元内部不同皮质层亚型（如CUX2标记的L2-3层、RORB标记的L3-5层和SEMA3E标记的L4-6层神经元）在FTD中表现出特异性的剪接失调模式。尽管TDP-43病理主要累及上层皮质，但剪接失调事件在所有层中均有发现，其中部分事件仅在特定层亚型中显著，而在整体兴奋性神经元分析中会被掩盖。这揭示即使是同一大类细胞，其内部不同解剖位置的亚群对疾病的分子响应也存在差异，强调了在单细胞研究中进一步细分细胞亚型对理解疾病空间异质性的必要性。

总结

本研究通过单细胞全长转录组技术，首次在单细胞与全长转录本层面解析了FTD中的剪接紊乱全景。它不仅揭示了神经元与胶质细胞在疾病中不同的剪接调控逻辑，更强调了基于细胞类型的精准研究在神经退行性疾病机制解析中的关键意义。未来，针对这些细胞特异性剪接事件进行功能验证与干预探索，有望为FTD及其他TDP-43蛋白病提供新的诊断标志物与治疗靶点。

参考文献：

Belchikov N, Hu W, Fan L, et al. A single-cell, long-read, isoform-resolved case-control study of FTD reveals cell-type-specific and broad splicing dysregulation in human brain[J]. Cell reports, 2025,44(9):116198.