撰文 | Qi
血腦屏障（BBB）雖然能有效阻止有害物質(zhì)進(jìn)入大腦，卻也嚴(yán)重限制了藥物和生物療法的遞送。目前常見(jiàn)的BBB穿透策略包括通過(guò)增加脂溶性或利用轉(zhuǎn)運(yùn)體介導(dǎo)的穿膜機(jī)制將治療性抗體遞送至BBB，但抗體在大腦中的濃度通常保持在血漿水平的2%以下，還有直接在腦室內(nèi)注射蛋白質(zhì)或病毒載體，但分別存在需反復(fù)操作且易引發(fā)感染，以及免疫原性和表達(dá)不穩(wěn)定的問(wèn)題。為了規(guī)避這些限制，神經(jīng)干細(xì)胞（NSC）曾被嘗試移植到中樞神經(jīng)系統(tǒng)中作為傳遞載體，但被證明有致瘤風(fēng)險(xiǎn)【1-3】。
作為大腦的常駐免疫細(xì)胞，小膠質(zhì)細(xì)胞（Microglia）因其以下幾個(gè)特性近年來(lái)成為了研究熱點(diǎn)，比如1）分布廣泛，幾乎可覆蓋全腦區(qū)域，2）病理響應(yīng)性，在AD、腫瘤、脫髓鞘等疾病中會(huì)激活特定基因程序，3）低腫瘤風(fēng)險(xiǎn)，迄今未發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細(xì)胞來(lái)源的腦瘤。因此，基于人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）的小膠質(zhì)細(xì)胞（iMG）是否能安全移植并提供持久治療效果引起了人們的關(guān)注。
近日，來(lái)自加州大學(xué)爾灣分校的Mathew Blurton-Jones團(tuán)隊(duì)在Cell Stem Cell雜志上發(fā)表了文章Harnessing human iPSC-microglia for CNS-wide delivery of disease-modifying proteins，他們利用CRISPR基因編輯技術(shù)對(duì)iMG進(jìn)行改造，使其在Aβ斑塊反應(yīng)啟動(dòng)子CD9的控制下表達(dá)Aβ降解酶（Neprilysin, NEP），以實(shí)現(xiàn)Aβ斑塊周圍的局部精準(zhǔn)治療，且全腦植入比局部植入更能減少斑塊負(fù)荷、神經(jīng)突的營(yíng)養(yǎng)不良等病理特征，并能維持神經(jīng)元密度。此外，他們還證明該策略可應(yīng)用于乳腺癌腦轉(zhuǎn)移（BCBM）和脫髓鞘疾病（如MS），iMG對(duì)不同神經(jīng)病變會(huì)產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)，為中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的靶向治療提供了全新平臺(tái)。
該團(tuán)隊(duì)首先分析了AD模型小鼠（5xFAD-MITRG）中移植的人源iMG（xMG）的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組，發(fā)現(xiàn)CD9在斑塊周圍的小膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)顯著上調(diào)，隨后通過(guò)CRISPR將NEP或分泌型NEP（sNEP）插入CD9基因的3’端（P2A自剪切序列后），發(fā)現(xiàn)sNEP-iMG的Aβ吞噬效率比野生型（WT-iMG）高2倍，能更有效地降解細(xì)胞外Aβ。將工程化iMG移植到AD小鼠的海馬和皮層后，他們依次完成了免疫熒光實(shí)驗(yàn)和生化分析，僅在斑塊周圍的xMG檢測(cè)到NEP表達(dá)，且sNEP-iMG顯著降低可溶性Aβ42（-40%）和毒性寡聚體（-50%），而膜結(jié)合型NEP效果稍弱，此外，sNEP-iMG還能將突觸蛋白（PSD-95、SYP）恢復(fù)至正常水平，具有一定程度的突觸保護(hù)作用。
為提升iMG的腦內(nèi)覆蓋率，該團(tuán)隊(duì)引入CSF1R-G795A突變，使移植的iMG能抵抗PLX3397（一種清除內(nèi)源小膠質(zhì)細(xì)胞的藥物）。處理后xMG覆蓋90%以上的腦區(qū)，海馬區(qū)致密斑塊體積減少60%，并出現(xiàn)“環(huán)狀降解”結(jié)構(gòu)，神經(jīng)元密度恢復(fù)，營(yíng)養(yǎng)不良性神經(jīng)突（DNs）和星形膠質(zhì)細(xì)胞增生（GFAP+）顯著減少。此外，sNEP-iMG還能降低IL-1β、CXCL10等促炎因子水平，血漿中神經(jīng)損傷標(biāo)志物NfL也降至正常水平，而NEP的底物（如緩激肽）未被異常降解，即無(wú)明顯脫靶效應(yīng)。
除了AD，該團(tuán)隊(duì)還驗(yàn)證了iMG在乳腺癌腦轉(zhuǎn)移（BCBM）和銅螯合劑Cuprizone誘導(dǎo)的脫髓鞘模型中的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)。在BCBM中，他們發(fā)現(xiàn)xMG能上調(diào)干擾素誘導(dǎo)基因IFIT1，IFIT1陽(yáng)性的 xMG 僅定位在轉(zhuǎn)移性腫瘤附近，提示腫瘤微環(huán)境會(huì)特異性地誘導(dǎo)IFIT1的表達(dá)，因此，IFIT1啟動(dòng)子有可能被利用來(lái)傳遞候選治療蛋白。在脫髓鞘疾病模型中，IFN應(yīng)答小膠質(zhì)細(xì)胞簇內(nèi)的細(xì)胞比例增加了9倍，MX1基因在90.2%的IFN集群和32.8%的所有其他細(xì)胞中表達(dá)，因此，MX1啟動(dòng)子可能潛在地用于傳遞MS脫髓鞘反應(yīng)的候選治療蛋白。
綜上，這項(xiàng)研究首次證明iPSC來(lái)源的iMG可被工程化改造，實(shí)現(xiàn)“病理響應(yīng)式”治療蛋白遞送，顯著改善AD模型小鼠的病理特征，未來(lái)可進(jìn)一步優(yōu)化移植途徑（如靜脈或鼻內(nèi)遞送），探索最低有效劑量和長(zhǎng)期安全性，并嘗試擴(kuò)展到其他疾病如帕金森病、ALS等。
https://doi.org/10.1016/j.stem.2025.03.009
制版人： 十一
參考文獻(xiàn)
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