雖然在阿爾茨海默病(AD)的淀粉樣斑塊周圍觀察到復雜的炎性樣改變闹蒜，但對表征這種反應的分子變化和細胞相互作用知之甚少。我們在此研究裸诽，在AD小鼠模型中嫂用，利用空間轉錄組學研究淀粉樣斑塊周圍100毫米直徑的組織中發(fā)生的轉錄改變。我們發(fā)現(xiàn)早期的基因共表達網(wǎng)絡中富含髓磷脂和少突膠質細胞基因(OLIGs)丈冬，而斑塊誘導的基因(豬)的多細胞基因共表達網(wǎng)絡中嘱函，包括補體系統(tǒng)、氧化應激埂蕊、溶酶體和炎癥往弓，在疾病的晚期表現(xiàn)突出。我們通過對小鼠和人腦切片的原位測序蓄氧，在細胞水平上證實了大部分觀察到的改變函似。全基因組空間轉錄組分析提供了一個前所未有的方法，以解開在AD和其他腦疾病的致病特征附近的失調的細胞網(wǎng)絡喉童。

(A)在3撇寞、6、12和18個月大時收集AppNL-G-F和WT大腦的10毫米冠狀切片。中間切片行ST蔑担，相鄰兩個切片行免疫染色牌废。(B)每個腦區(qū)TDs的總數(shù)。(C和D) 10327個轉錄組譜的t-SNE圖啤握。TDs按腦區(qū)(C)鸟缕、基因型和年齡(D)染色，TH排抬、丘腦;憂郁,hy - pothalamus;FB,纖維束;海馬的樹突狀層;海馬體層;CNU腦核;CTXsp皮質底板;OLF嗅覺區(qū);ENTI,內嗅區(qū);TEP懂从、時間聯(lián)合區(qū)、外嗅區(qū)和嗅周區(qū);澳元,聽覺區(qū);SSp蹲蒲，主要軀體感覺區(qū);后頂葉聯(lián)合區(qū);負責,retrosplenial區(qū)域番甩。

免疫染色的抗體(6E10，白色)悠鞍、星形膠質細胞(GFAP对室，綠色)、神經(jīng)元(NeuN咖祭，紅色)和細胞核(DAPI掩宜，藍色)顯示年齡(月)。標尺么翰，500毫米牺汤。下圖:皮質初級覺區(qū)TDs (yel- low圓，直徑100mm)放大浩嫌。(B) Ab負荷的量化檐迟。黃色的圓圈表示相關的TDs。像素強度的標準差與內依賴專家分析具有最好的相關性码耐，并被用作TD的Ab指數(shù)追迟。(C)繪制每個大腦區(qū)域的對數(shù)變換Ab指數(shù)在指定年齡的平均值。(D)散點圖顯示通過ST (y軸)或RNAscope (x軸)檢測到的每個靶點Ab暴露的LFC函數(shù)骚腥，如圖(E)所示(tar- gets:紅色或綠色敦间，箭頭)，有5個同心環(huán)的斑塊束铭。皮爾遜相關= 0.92,p = 0.009廓块。標尺，50毫米契沫。

豬模塊是在Ab暴露18個月時功能變化最大的WGCNA模塊(見文本和圖S3B)带猴。(A) 57頭基因型模型豬在指定年齡的低脂豬肝。每個點代表一頭豬懈万。(B) AppNL-G-F小鼠各區(qū)域豬Z得分平均值拴清。(C)各TD中57頭豬Z得分均值(y軸)與對數(shù)變換Ab指數(shù)均值(x軸)正相關靶病。皮爾遜相關= 0.39,p 0。(D)維恩圖贷掖，突出了豬與ARM/DAM小膠質細胞和A1星形膠質細胞的重疊嫡秕。參見圖S3D渴语。前10個連接的樞紐基因用紅色標出苹威。(E和F) 3 (E)月齡和18 (F)月齡的散點圖。y軸表示基因在TDs中表達的LFC驾凶，函數(shù)為log-transform Ab指數(shù)牙甫。x軸表示AppNL-G-F與WT小鼠基因表達的LFC。豬模塊的個體基因(紫色)调违，人類ad相關小膠質細胞標記的小鼠原型(Mic1窟哺，橙色;(Mathys et al.， 2019)技肩，表示兩個數(shù)據(jù)集之間的重疊(綠色)且轨。

18月齡AppNL-G-F小鼠的冠狀切片(A)和海馬體放大(B)中84個基因(豬和細胞類型標記基因)的分布情況，通過原位測序(ISS)證實虚婿。(C) (A)和(B)中顯示的84個基因的顏色旋奢，包括紅色的neuronal(即Syp、Neurod6和Grin3a)然痊，黃色的小膠質細胞(即Itgam至朗、Cx3cr1和Csf1r)，綠色的星形膠質細胞(即Slc1a3剧浸、Gfap和Serpina3n)锹引，藍色的少突膠質細胞轉錄本(即Plp1和Laptm5)。(D)從R1(環(huán)1唆香，最近的區(qū)域)到R5(環(huán)5嫌变，最遠的區(qū)域)的淀粉樣斑塊周圍區(qū)域。淀粉樣斑塊(6E10)為白色躬它，而核(DAPI)為藍色腾啥。(E) 18月齡AppNL-G-F小鼠ST和ISS基因表達變化的散點圖比較。y軸顯示的是通過st檢測到的根據(jù)log-transformed Ab index的每個靶點的LFC值虑凛。x軸顯示的是通過ISS檢測到的每個靶點在第1環(huán)(斑塊)中的富集情況(log2 odds ratio [L2OR])碑宴。黑點顯著，而灰色則不顯著桑谍。(F)感興趣的單個點(白色)到半徑5毫米的細胞類型標記之間的距離分數(shù)示例延柠。參見圖S7。(G和H)所選標記(G)和豬(H)的細胞標記锣披。從2個基因型的4個冠狀切片中檢測到的每個基因的總數(shù)和斑點總數(shù);WT和AppNL-G-F小鼠中檢測到的相對計數(shù)贞间，以及AppNL-G-F小鼠斑塊中檢測到的puncta比例;淀粉樣斑塊的富集贿条，L2OR基因斑點的二項試驗，負值表明耗盡;細胞分配增热，每個基因在特定細胞類型中的富集

(A)月齡和18 (B)月齡時OLIG模塊對Ab積累(A)和(B)散點圖的時空響應涩金。y軸表示基因在TDs中表達的LFC谱醇，作為對數(shù)轉化Ab指數(shù)的函數(shù)。x軸表示AppNL-G-F與WT小鼠基因表達的LFC步做。OLIG模塊的個體基因(紅點)副渴，人類ad相關少突膠質細胞標記的小鼠原體(Oli0，橙色點;(Mathys et al.辆床， 2019)佳晶，表示兩個數(shù)據(jù)集之間的重疊(綠點)。參見圖S3B讼载。(C) AppNL-G-F小鼠在3個月和18個月時轿秧，各區(qū)域、各年齡對數(shù)轉化Ab指數(shù)對165個OLIG基因低脂層數(shù)的平均值(mesh, non-significant LFC, p >0.0001)咨堤。(D)根據(jù)Ab暴露在TDs亞群中的OLIG表達情況菇篡。y軸表示OLIG的表達(平均Z分位數(shù)歸一化到全腦水平最低Ab分位數(shù)集合Q4的平均值)。* p & lt;0.05, * * p & lt;0.005 * * * p & lt;0.0005, Mann-Whitney U檢驗與Q4比較一喘，p值采用Benjamini- Hochberg程序校正驱还。(E)定量(F). (F) RNAscope聯(lián)合免疫熒光分析AppNL-G-F小鼠3月齡時淀粉樣斑塊(6E10，白色)附近的Mbp凸克、Olig2议蟆、Plp1和Cnp。核是藍色的(DAPI)萎战。標尺咐容，50毫米。

用ISS在人腦中顯示的豬和OLIG模塊(A) AD患者額上回細胞類型標記物的分布蚂维〈亮＃刻度條路狮，1000毫米和500毫米(放大)∥翟迹基于所有細胞類型標記基因組合奄妨，對所有點狀細胞進行一次細胞類型分配。標記:紅色苹祟，神經(jīng)元(如DLGAP1);藍色砸抛，少突膠質(如MAL);黃色小膠質細胞(如CX3XR1);綠色，星形膠質(如ADGRV1)苔咪。參見圖S6和S7以及表S6锰悼。(B和C) 45頭被檢測豬(紫色，B)和42個OLIGs(紅色团赏，C)的人類標準基因表達。鱗條耐薯，1000 mm舔清。(D和E)豬(D)和OLIGs (E)的量化∏酰總數(shù)体谒，6個個體檢測到的每個基因的斑點總數(shù);相對計數(shù)、非癡呆對照組(NDCs)臼婆、AD患者和AD患者斑塊中puncta的比例;在淀粉樣斑塊中富集抒痒，斑點基因LOR在斑塊中富集;細胞分配，每個基因在特定細胞類型中的富集(benjamin - hochberg -corrected p <0.05)颁褂。球的大小與l2或成正比故响。