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肌萎缩侧索硬化症（ALS）是一种致残性的神经退行性疾病，其特征是运动皮层（MTC）上运动神经元和脊髓下运动神经元的丧失，从而导致肌肉萎缩，并最终引发呼吸衰竭。尽管运动神经元（MNs）是选择性易损的细胞类型，但其与胶质细胞的相互作用会促进ALS病理进展。然而，目前尚不清楚ALS症状起始部位是否会影响运动神经元和胶质细胞功能障碍所基础的分子改变，以及这些改变是否在MTC与腰段脊髓（LSC）之间共享。为了解答这些问题，我们结合空间转录组学和单核转录组学谱系数据，构建了MTC和LSC的空间分辨基因表达图谱，研究队列包括非神经系统疾病对照供体以及根据症状起始部位进行临床分层的ALS供体。在LSC腹角中，我们观察到ALS供体中与运动神经元和突触信号传导相关的基因减少。我们还鉴定出与内皮细胞和胶质细胞相关功能的区域特异性改变。值得注意的是，这些运动神经元缺陷及内皮相关功能改变的严重程度受症状起始部位影响，而胶质细胞功能改变在很大程度上则不受其影响。与LSC不同，我们在ALS供体的MTC中观察到层特异性的突触信号传导增强。对ALS中LSC和MTC内分子与细胞变化的比较表明，它们大多并不重叠，并且具有不同的分子特征。
多组学表征揭示 ALS 中人类运动皮层和腰段脊髓的不同分子特征 | bioRxiv
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多组学表征揭示 ALS 中人类运动皮层和腰段脊髓的不同分子特征
Natalie Barretto，
Benjamin T Fullerton，
Aidan C Daly，
Obadele Casel，
Olena Kuksenko，
Kristy Kang，
Joana Petrescu，
Matthew Leung，
Shruti Khiste，
Brhan Gebremedhin，
Colin Smith，
Christopher Jackson，
Hemali Phatnani
doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.24.740361
Natalie Barretto 1 哥伦比亚大学；
Benjamin T Fullerton 1 哥伦比亚大学；
Aidan C Daly 2 纽约基因组中心；
Obadele Casel 2 纽约基因组中心；
Olena Kuksenko 1 哥伦比亚大学；
Kristy Kang 2 纽约基因组中心；
Joana Petrescu 1 哥伦比亚大学；
Matthew Leung 2 纽约基因组中心；
Shruti Khiste 2 纽约基因组中心；
Brhan Gebremedhin 2 纽约基因组中心；
Colin Smith 3 爱丁堡大学
Christopher Jackson 2 纽约基因组中心；
Hemali Phatnani 2 纽约基因组中心；
通讯作者： hphatnani{at}nygenome.org
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肌萎缩侧索硬化症（ALS）是一种致残性的神经退行性疾病，其特征是运动皮层（MTC）上运动神经元和脊髓中下运动神经元的丧失，进而导致肌肉萎缩并最终引起呼吸衰竭。尽管运动神经元（MNs）是选择性易损的细胞类型，但其与胶质细胞的相互作用会促进 ALS 病理进展。然而，目前仍不清楚 ALS 症状起病部位是否会影响运动神经元和胶质细胞功能障碍所对应的分子改变，以及这些改变是否为运动皮层与腰段脊髓（LSC）所共有。为回答这些问题，我们结合空间转录组与单核转录组谱，构建了 MTC 和 LSC 的空间分辨基因表达图谱；研究队列包括无神经系统疾病对照以及按症状起病部位进行临床分层的 ALS 捐献者。在 LSC 的腹角中，我们观察到 ALS 捐献者与运动神经元及突触信号传导相关的基因减少。我们还鉴定出内皮相关和胶质细胞相关功能的区域特异性改变。值得注意的是，这些运动神经元缺陷及内皮相关功能改变的严重程度受症状起病部位影响，而胶质细胞功能改变在很大程度上则不受其影响。与 LSC 相反，我们在 ALS 捐献者的 MTC 中观察到层特异性的突触信号传导增强。对 ALS 中 LSC 与 MTC 内部分子和细胞变化的比较表明，它们大多并不重叠，并具有不同的分子特征。
利益冲突声明
已声明的资助信息
美国国立神经疾病与卒中研究所， https://ror.org/01s5ya894 R01NS118183 R01NS116350 R01NS127186 R01NS118570
Target ALS FD-2023-GEN-S1
版权
持有人为作者/资助方，其已授权 bioRxiv 永久展示该预印本。 保留所有权利。未经许可不得转载使用。
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发布于 2026 年 7 月 28 日。
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Natalie Barretto，
Benjamin T Fullerton，
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Obadele Casel，
Olena Kuksenko，
Kristy Kang，
Joana Petrescu，
Matthew Leung，
Shruti Khiste，
Brhan Gebremedhin，
Colin Smith，
Christopher Jackson，
Hemali Phatnani
bioRxiv 2026.07.24.740361； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.24.740361
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多组学表征揭示 ALS 中人类运动皮层和腰段脊髓的不同分子特征
Natalie Barretto，
Benjamin T Fullerton，
Aidan C Daly，
Obadele Casel，
Olena Kuksenko，
Kristy Kang，
Joana Petrescu，
Matthew Leung，
Shruti Khiste，
Brhan Gebremedhin，
Colin Smith，
Christopher Jackson，
Hemali Phatnani
bioRxiv 2026.07.24.740361； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.24.740361
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.24.740361v1?rss=1
🏷️ 肌萎缩侧索硬化症 空间转录组学 单核转录组学 运动皮层 腰段脊髓 神经胶质互作