Spatial enrichment and genomic analyses reveal the link of <i>NOMO1</i> with amyotrophic lateral sclerosis
Notice bibliographique
Résumé
Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a severe motor neuron disease with uncertain genetic predisposition in most sporadic cases. The spatial architecture of cell types and gene expression are the basis of cell-cell interactions, biological function and disease pathology, but are not well investigated in the human motor cortex, a key ALS-relevant brain region. Recent studies indicated single nucleus transcriptomic features of motor neuron vulnerability in ALS motor cortex. However, the brain regional vulnerability of ALS-associated genes and the genetic link between region-specific genes and ALS risk remain largely unclear. Here, we developed an entropy-weighted differential gene expression matrix-based tool (SpatialE) to identify the spatial enrichment of gene sets in spatial transcriptomics. We benchmarked SpatialE against another enrichment tool (multimodal intersection analysis) using spatial transcriptomics data from both human and mouse brain tissues. To investigate regional vulnerability, we analysed three human motor cortex and two dorsolateral prefrontal cortex tissues for spatial enrichment of ALS-associated genes. We also used Cell2location to estimate the abundance of cell types in ALS-related cortex layers. To dissect the link of regionally expressed genes and ALS risk, we performed burden analyses of rare loss-of-function variants detected by whole-genome sequencing in ALS patients and controls, then analysed differential gene expression in the TargetALS RNA-sequencing dataset. SpatialE showed more accurate and specific spatial enrichment of regional cell type markers than multimodal intersection analysis in both mouse brain and human dorsolateral prefrontal cortex. Spatial transcriptomic analyses of human motor cortex showed heterogeneous cell types and spatial gene expression profiles. We found that 260 manually curated ALS-associated genes are significantly enriched in layer 5 of the motor cortex, with abundant expression of upper motor neurons and layer 5 excitatory neurons. Burden analyses of rare loss-of-function variants in Layer 5-associated genes nominated NOMO1 as a novel ALS-associated gene in a combined sample set of 6814 ALS patients and 3324 controls (P = 0.029). Gene expression analyses in CNS tissues revealed downregulation of NOMO1 in ALS, which is consistent with a loss-of-function disease mechanism. In conclusion, our integrated spatial transcriptomics and genomic analyses identified regional brain vulnerability in ALS and the association of a layer 5 gene (NOMO1) with ALS risk.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».