RNA中的功能性异常选择性剪接事件是衰老与阿尔茨海默病（AD）的生物标志物。作为一种关键的神经元适应性代谢物，氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）在临床前研究中被证实可延缓AD进展，目前已有数项相关临床试验正在进行。然而，关于NAD+ 如何增强神经元适应性——特别是其是否对选择性剪接事件产生影响——的分子机制尚未明确。
2025年11月7日，暨南大学罗钧洪，挪威奥斯陆大学和阿克舒斯大学Evandro Fei Fang和葡萄牙米尼奥大学Joana Margarida Silva共同通讯在Science Advances 在线发表题为“NAD+ reverses Alzheimer’s neurological deficits via regulating differential alternative RNA splicing of EVA1C”的研究论文。该研究显示，NAD+可通过一种关键蛋白EVA1C（上皮V样抗原1同源蛋白C）纠正多基因的选择性剪接异常，该蛋白参与神经元发育及功能活动。
与认知正常者相比，AD患者海马组织中EVA1C表达水平降低。NAD+诱导的记忆维持作用部分依赖于EVA1C：在海马CA1区通过腺相关病毒载体敲低Eva1c后，NAD+对病理性Tau蛋白小鼠模型的记忆改善效应被完全消除。作者提出，NAD+至少部分通过增强NAD+-EVA1C剪接轴来减轻AD病理，这为AD的剪接转换治疗提供了潜在方向。
痴呆症是一种普遍且破坏性强的疾病，据世界卫生组织报告，其为全球第七大死亡原因。阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）是痴呆症最常见的类型，目前尚无治愈方法。细胞内神经原纤维缠结（neurofibrillary tangles, NFTs）由过度磷酸化的 Tau 蛋白（pTau）组成，是 AD 大脑中具有疾病界定意义的神经病理学特征。经过数十年对 AD 病因的深入研究，学界普遍认为 AD 并非一种均质性疾病，而是一组异质性疾病，其潜在病因和风险因素包括基因突变（如 APP、PS1、PS2）、遗传风险（如载脂蛋白E ε4等位基因）、衰老、炎症、细胞衰老、自噬/线粒体自噬功能受损、线粒体损伤以及异常选择性剪接事件（alternative splicing events, ASEs）等。
选择性剪接事件是一种重要的转录后调控机制，影响 92% 至 94% 的人类基因。该过程为真核细胞所特有，通过去除内含子并组装外显子，从单个前体 mRNA 转录本产生多种 RNA 转录亚型。来自同一基因的不同转录亚型功能可能相关、不同甚至相反。调控选择性剪接的过程在脊椎动物神经系统中丰富且保守，从而导致个体细胞或生物体之间的表型差异。异常的 mRNA 选择性剪接事件与 AD 相关，并已在多个候选 AD 相关基因中得到证实，包括编码不同 Tau 蛋白亚型的小鼠及人类微管相关蛋白 Tau（MAPT）基因。含有外显子 3 的 MAPT mRNA 转录本能够减少 NFTs 的聚集。然而，对 AD 大脑蛋白质组谱的分析发现了剪接体组分——不溶性 U1 小核核糖核蛋白（snRNP）颗粒的结构变化。此外，一项针对两个衰老队列共 450 名受试者的全转录组关联研究，鉴定出数百个与 AD 病理可重复相关的选择性剪接事件。其他研究进一步支持了选择性剪接事件是 AD 大脑的一个重要特征，并且在某些情况下受到遗传和/或蛋白质因子的调控。
NMN依赖性Eva1c表达改善tau蛋白病小鼠的认知能力（图片源自Science Advances ）
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（氧化形式）（NAD+）在生命和健康中扮演着基础性角色，包括对大脑的保护作用。新的证据表明，与年龄和基因相关的 NAD+耗竭和/或 NAD+依赖性通路受损在 AD 的发病机制中发挥作用。在早发性家族性 AD 的啮齿类动物模型中，脑组织内的 NAD+耗竭及 NAD+相关代谢功能障碍与疾病病理相关联。同时，在一项涉及神经元 Tau（促聚集性 F3ΔK280 Tau 片段）转基因秀丽隐杆线虫模型、三转基因 AD（3×Tg AD）/DNA 聚合酶 β 杂合敲除（Polβ+/−）小鼠以及 3×Tg AD 小鼠的跨物种研究中，NAD+增强策略（例如补充其前体烟酰胺核糖苷或烟酰胺单核苷酸）抑制了 pTau 并改善了认知功能。然而，仅有少数研究探讨了选择性剪接事件在 Tau 蛋白病或其他 AD 相关病理中的作用，并且目前缺乏关于 NAD+代谢与 Tau 蛋白病中选择性剪接事件之间关系的全面机制研究。
2016年，美国食品药品监督管理局批准了将小分子化合物和基于基因组学的技术（包括寡核苷酸）通过直接递送至中枢神经系统疾病患者脑部进行治疗的方法。此类疗法已在临床前研究中针对多种难治性神经系统疾病进行了测试，包括红细胞生成性原卟啉症、囊性纤维化、先天性耳聋以及癌症，如胶质母细胞瘤、前列腺癌和乳腺癌。然而，靶向 mRNA 剪接的治疗方法的开发和应用一直面临挑战，部分原因在于选择性剪接事件的生物学效应复杂且难以预测。因此，迫切需要对选择性剪接事件的调控及其下游效应有更深入的理解，尤其是在 AD、Tau 蛋白病及相关神经系统疾病的背景下，其最终目标是开发有效的疗法。
上皮 V 样抗原 1 同源物 C（EVA1C）是一种免疫球蛋白超家族蛋白，在神经元发育和功能中扮演重要角色，但其在 AD 中的作用尚不明确。为理解 Eva1c 及其亚型在具有或不具有 Tau 蛋白病表型的小鼠中的生物学作用，识别和理解 EVA1C 的蛋白质-蛋白质交互作用至关重要。目前存在多种分析蛋白质-蛋白质交互作用的高通量方法，包括酵母双杂交筛选、串联亲和纯化和质谱蛋白质复合物鉴定；然而，这些方法耗时且易产生较高的假阳性和假阴性率。近期的蛋白质-蛋白质交互作用分析采用先进的计算机驱动、基于人工智能的深度学习算法来预测交互作用。其中一种方法是 DeepPPI，它能够从蛋白质序列数据中推导出高级蛋白质特征，其性能已超越传统机器学习算法。然而，目前可用的方法大多使用蛋白质氨基酸序列（一级结构）作为输入，因此可能忽略了蛋白质二级和三级结构以及三维构象的重要特征。
本研究采用一种整合性策略，通过大规模生物信息学分析和深度学习算法，对遗传变异、预测的蛋白质三维结构以及预测的蛋白质-蛋白质交互作用进行建模。输出数据随后在基于“湿”实验室的跨物种实验体系中进行验证。运用此方法，作者对 14 月龄野生型（WT）和 hTau.P301S 小鼠（无论是否暴露于烟酰胺核糖苷）的海马 RNA 测序数据进行了全转录组分析，并鉴定了其中的选择性剪接事件。聚焦于 EVA1C，作者利用深度学习框架预测了 EVA1C 的蛋白质结构、蛋白质-蛋白质交互作用、其作用机制，以及在存在或不存在 NAD+前体的情况下，不同 EVA1C 亚型与 BAG1（BCL2 相关永生基因 1）和 HSP70（热休克蛋白 70）的结合亲和力。作者的发现在哺乳动物细胞、线虫、小鼠及死后脑组织中得到了实验验证。这种综合性研究策略深化了作者对 NAD+在 Tau 蛋白病中对选择性剪接事件的影响以及 EVA1C 潜在作用机制的理解。该结果将为未来靶向 mRNA 剪接的治疗方法的设计提供信息并加以改进，并可能促进这些疗法在未来临床上的成功应用。
原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ady9811