摘要：在大脑的深处，一场漫长而沉默的战争正在侵蚀着无数人的记忆与心智。这场战争的名字，叫做阿尔茨海默病 (Alzheimer's disease, AD)。长久以来，我们对这场战争的理解，很大程度上聚焦于两个臭名昭著的“恶棍”：β-淀粉样蛋白 (β-amyloid,

在大脑的深处，一场漫长而沉默的战争正在侵蚀着无数人的记忆与心智。这场战争的名字，叫做阿尔茨海默病 (Alzheimer's disease, AD)。长久以来，我们对这场战争的理解，很大程度上聚焦于两个臭名昭著的“恶棍”：β-淀粉样蛋白 (β-amyloid, Aβ) 的老年斑和Tau蛋白的神经纤维缠结。然而，尽管针对它们的药物研发投入了海量资源，绝大多数临床试验却都以失败告终。这不禁让我们反思：在这两个“明星罪犯”背后，是否隐藏着一个更为庞大和复杂的犯罪网络？我们是否一直在攻击“小喽啰”，而忽略了真正的“幕后主谋”？

9月25日，《Cell》的研究报道“Multiscale proteomic modeling reveals protein networks driving Alzheimer’s disease pathogenesis”，为我们提供了一张前所未有的“犯罪网络地图”。研究人员不再局限于单一的嫌疑人，而是运用多组学技术，对AD患者大脑中的蛋白质世界进行了一次规模空前的“大扫荡”，试图描绘出驱动疾病进展的完整蛋白质网络，并从中揪出那些隐藏最深、最具权势的“关键驱动蛋白”(Key Driver Proteins, KDPs)。

任何一桩复杂的案件，侦破的第一步都是精确锁定案发现场。对于AD这场大脑中的“慢性凶案”，首当其冲的“案发地”是哪里？研究人员将目光聚焦在了一个名为“海马旁回”(Parahippocampal Gyrus, PHG)的大脑区域。

你可能对海马体 (hippocampus) 更为熟悉，它是我们大脑的记忆中枢。而海马旁回，正是海马体的“左膀右臂”和关键的信息门户。它像一个高效的“中转站”，负责处理感官信息，并将其传递给海马体进行编码和储存，对于情景记忆和空间导航至关重要。不幸的是，在AD的早期阶段，海马旁回是最先受到攻击并出现萎缩的区域之一。可以说，这里是AD战争中最早沦陷的“战略要地”。

因此，要理解AD的起源，就必须深入这个“第一现场”。研究团队巧妙地利用了西奈山脑库 (Mount Sinai Brain Bank, MSBB) 的宝贵资源，收集了多达198位已故捐献者大脑的海马旁回组织样本，其中185份样本通过了严苛的质量控制。这些样本涵盖了从健康对照到不同病理阶段的AD患者，构成了一个宝贵的、记录了疾病完整发展历程的“生物档案库”。通过对这些样本进行深度蛋白质组学分析，研究人员的目标，就是解码这个核心区域在AD进程中到底发生了怎样的蛋白质“骚乱”。

当研究人员将这185份大脑样本的蛋白质数据铺开时，呈现在眼前的是一片看似混乱的汪洋。他们总共鉴定出了12,147种不同的蛋白质亚型 (protein isoforms)，这些蛋白质来自9,272个独特的基因。面对如此海量的数据，如何才能从中找到有意义的线索？

第一步：找出“异常分子”，谁在AD大脑中兴风作浪？

首先，研究人员进行了一次“人口普查”，比较了健康大脑与AD大脑中每种蛋白质的数量差异，寻找那些“差异表达蛋白”(Differentially Expressed Proteins, DEPs)。结果令人惊讶：在重度AD患者与健康对照组之间，他们发现了超过1000种蛋白质的水平发生了显著变化，占到了被检测蛋白质总数的近10%。

更出乎意料的是，其中超过70%的“异常分子”是上调而非下调的。这个发现挑战了一个普遍的直觉：神经退行性疾病不就意味着神经元的死亡和功能的丧失吗？为什么大脑中反而有如此多的蛋白质在“增兵”？

这引导我们进行更深层次的思考。这种大规模的上调，究竟是大脑在拼命挣扎、试图修复损伤的“代偿反应”？还是疾病本身驱动的、更具破坏性的病理过程？比如，神经炎症的激活就会导致大量免疫相关蛋白的急剧增加。这个看似简单的数字背后，隐藏着对AD病理机制的深刻追问。

第二步：从“个体”到“社群”，蛋白质们的“朋友圈”

找到异常分子只是第一步。在细胞内，蛋白质很少单打独斗，它们像人类社会一样，会形成各种各样的“社交圈”或“工作团队”，协同执行复杂的生物学功能。因此，下一个关键步骤，就是从数千个独立的蛋白质数据点中，梳理出它们之间的“社交关系”，构建“蛋白质共表达网络”(protein co-expression network)。

这个概念听起来复杂，但原理很直观：如果一群蛋白质的功能是相关的（例如，它们共同构成一个信号通路或一个结构复合体），那么它们的表达水平在不同个体中往往会表现出“同涨同跌”的趋势。

利用一种名为MEGENA的先进算法，研究人员成功地将海量蛋白质数据“编织”成了一张巨大的网络图。在这张图中，蛋白质是节点，它们之间的相关性是连接线。这张网络图被进一步划分成了386个不同的“蛋白质模块”(protein modules)，每一个模块就代表一个功能上紧密相关的“蛋白质社群”。

在386个社群中，一个名为M3的模块脱颖而出，它与AD的临床和病理特征关联最为紧密。当研究人员深入剖-析M3模块的成员构成时，一幅生动的AD病理画卷展现在眼前：

这个模块是一个奇特的“混合体”，它同时捕捉到了神经元 (neuron)、星形胶质细胞 (astrocyte) 和小 glial 细胞 (microglia) 来源的蛋白质。更具体地说，其中的神经元相关蛋白（如OPCML, NRN1）在AD中普遍下调，暗示着神经元功能的衰退和损伤。而与此同时，星形胶质细胞和小 glial 细胞的标志性蛋白（如VIM, GFAP, PLEC, AHNAK）却被显著上调，反映了这些 glial 细胞被异常激活，进入了“战斗状态”。

M3模块就像AD战场的一个缩影，它不再孤立地看待神经元的死亡，而是将神经元的衰退与 glial 细胞的“暴走”紧密联系在一起。这就像一座城市正在遭受攻击，一方面是居民（神经元）的流离失所，另一方面是警察和军队（glial 细胞）的过度反应，甚至引发了破坏性的“骚乱”。这个发现有力地证明，AD的病理核心之一，可能就是神经元与 glial 细胞之间正常的“对话”被打破，演变成了一场毁灭性的“内战”。

共表达网络告诉我们“谁和谁是朋友”，但这还不够。在一个犯罪团伙中，有些是核心成员，有些只是外围的“小弟”。要瓦解整个网络，必须找到那些发号指令的“头目”。在蛋白质网络中，这些“头目”就是所谓的“关键驱动蛋白”(Key Driver Proteins, KDPs)。它们位于网络的关键节点，能够调控下游大量其他蛋白质的表达和功能。

为了从“相关性”迈向“因果性”，研究团队动用了一个更强大的武器，“贝叶斯因果网络”(Bayesian Causal Network)。这种分析方法整合了蛋白质表达数据和与之匹配的遗传基因数据 (genetic data)。其逻辑在于，如果一个基因的变异（DNA层面）能够影响一个蛋白质A的水平，而蛋白质A的水平又与蛋白质B的水平相关，那么我们就更有理由相信，是A在调控B，而不是相反。

通过这种严谨的因果推断，研究人员成功构建了一张全局的蛋白质因果调控网络，并从中筛选出了580个潜在的KDPs。这是一个令人振奋的“嫌疑人”大名单。

当研究人员对这份名单进行背景调查时，他们发现了一个惊人的事实：在这580个KDPs中，高达72%（约418个）的蛋白质在AD领域的研究非常有限，相关文献极少。其中甚至有105个蛋白质，之前从未在任何AD相关的研究中被提及。

这意味着什么？这意味着我们过去的研究可能存在巨大的“盲区”。我们可能一直在少数几个“明星分子”周围打转，而忽略了一个由数百个潜在“操盘手”构成的庞大网络。这份KDP名单，无疑为AD的药物研发打开了一扇全新的大门，提供了一个前所未有的“靶点宝库”。

在这份名单中，一个名为 AHNAK的蛋白质引起了研究人员的特别关注。它在KDPs排行榜中高居前列（排名第5），并且是M3模块中的一个核心“枢纽蛋白”(hub protein)。单核RNA测序数据显示，AHNAK主要在星形胶质细胞中表达。更重要的是，在携带AD最强遗传风险基因APOE4的患者大脑中，AHNAK的表达水平随着疾病的加重而进行性升高。

种种迹象都指向同一个结论：AHNAK，这个在AD研究领域相对陌生的名字，很可能是一个被长期忽视的“幕后主谋”。是时候将它带到“审讯室”，进行一次彻底的调查了。

研究人员设计了一系列巧妙的实验，在培养皿中重建了AD的病理环境，对AHNAK进行了一场“终极审判”。

实验设计：一场精准的“基因沉默”行动

研究人员选择了一种强大的“武器”，源自APOE4/4携带者（AD最高风险基因型）的诱导多能干细胞 (induced pluripotent stem cells, iPSCs)。他们将这些干细胞分化为星形胶质细胞，这种细胞模型最大限度地模拟了高风险遗传背景下人脑星形胶质细胞的状态。

随后，他们对这些细胞进行了一次“精准打击”：利用shRNA)技术，特异性地关闭了AHNAK基因的表达，也就是“沉默”了AHNAK。同时，设立了一个使用无效shRNA的对照组。

第一轮审判：沉默AHNAK能否“解毒”星形胶质细胞？

首先，他们检测了AHNAK被沉默后，星形胶质细胞自身的变化。结果非常显著：

AHNAK蛋白水平：shRNA处理后，AHNAK蛋白的表达量成功降低了83.4%，证明“打击”非常精准有效。

磷酸化Tau蛋白 (pTau) 水平：这是最惊人的发现之一。仅仅是沉默了星形胶质细胞中的AHNAK，细胞内的pTau水平就下降了近30%（从100%对照水平降至70.8%）。这表明，星形胶质细胞中的AHNAK可能直接或间接地参与了神经元中Tau蛋白的病理过程。

Aβ和APOE蛋白水平：研究人员也观察到Aβ42, Aβ40和APOE蛋白水平有轻微但一致的下降（分别下降约8.9%, 9.4%和9.3%）。

这一轮审判初步证明，AHNAK不仅是一个被动表达的蛋白，它的高表达确实与AD的核心病理分子（尤其是pTau）的产生密切相关。沉默它，似乎真的能起到“解毒”作用。

第二轮审判：“改过自新”的星形胶质细胞能否拯救神经元？

星形胶质细胞的最终作用是服务和支持神经元。那么，一个被“解毒”的星形胶质细胞，能否真正拯救濒临死亡的神经元呢？为了回答这个问题，研究人员进行了一项更复杂的“共培养”(co-culture)实验。

他们将经过AHNAK沉默处理的星形胶质细胞，与来自5xFAD（一种模拟AD病理的转基因小鼠）的神经元一起培养。这些神经元本身就带有病理缺陷，功能不佳。实验的核心问题是：健康的“保姆”（AHNAK被沉默的星形胶质细胞）能否让生病的“孩子”（AD神经元）好转？

通过多电极阵列 (multi-electrode array, MEA) 技术，研究人员可以实时监测神经元的“心跳”——也就是它们的电活动。结果令人振奋：

与对照组（与未经处理的星形胶质细胞共培养）相比，和AHNAK沉默的星形胶质细胞一起生长的神经元，其电活动显著增强。记录到的神经放电峰值数量增加了1.8倍，并且表现出更健康的放电模式，如同步性和爆发性放电。

这表明，降低星形胶质细胞中AHNAK的水平，能够创造一个更有利于神经元生存和功能发挥的微环境，从而逆转了AD神经元的功能缺陷。

在共培养体系中，pTau的水平也再次出现了显著下降。这一系列实验证据形成了一个完整的逻辑链条：AHNAK在星形胶质细胞中高表达 → 导致细胞毒性，并可能通过未知机制加剧Tau病理 → 毒性环境损害神经元功能 → 沉默AHNAK → 减轻细胞毒性，降低pTau → 神经元功能得到恢复。

至此，对AHNAK的“审判”有了结论。它不仅有“作案嫌疑”，更有直接的“作案证据”。这个被忽视的蛋白质，确实是驱动AD病理进展的关键一环。

这项发表于《Cell》的研究，远不止是发现了一个新的蛋白AHNAK那么简单。它为我们描绘AD病理全景的方式，提供了一种全新的视角和强大的工具。

AD并非一场由一两个“主角”导演的简单戏剧，而是一部由成百上千个蛋白质分子参与的、多细胞类型互动的复杂“交响乐”，只是这首乐曲已经变得极不和谐。研究人员构建的蛋白质共表达网络和因果网络，就像是这首“失控交响乐”的完整乐谱，让我们第一次能够清晰地看到每个“乐器”（蛋白质）、每个“声部”（细胞类型）是如何相互作用，共同导致最终的灾难性“噪音”的。

而那份包含580个KDPs的名单，更像是一张为未来药物研发者准备的“寻宝图”。它标记出了数百个潜在的、值得深入探索的新靶点。AHNAK的故事，仅仅是这张巨大藏宝图上第一个被成功验证的“宝藏”。可以预见，未来将有更多的研究团队，沿着这张图的指引，去挖掘名单上其他未知的KDPs，如ERBB2IP、OLFM3等，它们或许将在未来的AD治疗中扮演重要角色。

从聚焦Aβ和Tau，到审视整个蛋白质网络；从以神经元为中心，到关注神经元与 glial 细胞的复杂互动。这项研究标志着AD研究正在进入一个“系统生物学”的新时代。我们不再满足于寻找单一的“罪犯”，而是致力于瓦解整个“犯罪网络”。前方的道路依然漫长，但手握这样一张前所未有的“新地图”，我们比以往任何时候都更有信心，去接近那场大脑深处战争的真相，并最终找到终结它的方法。

参考文献

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)01031-1

声明：本文仅用于分享，不代表平台立场，如涉及版权等问题，请尽快联系我们，我们第一时间更正，谢谢

来源：生物探索一点号1