CSF1R抑制剂耐药模型用于中枢神经系统（CNS）范围内的小胶质细胞替代策略研究

《Molecular Therapy》：CSF1R inhibitor-resistant model for CNS-wide microglia replacement strategies

细胞疗法在神经退行性疾病中的治疗潜力及挑战分析。

　　近年来，细胞疗法在治疗多种人类疾病方面取得了显著进展，包括神经系统疾病。尽管如此，这一领域仍然面临诸多挑战，尤其是在神经系统疾病治疗中的应用。研究者们已经探索了多种策略，例如利用骨髓移植和CSF1R抑制剂（CSF1Ri）进行小胶质细胞替代。然而，这些方法通常需要高度侵入性的操作，且移植的细胞在转录和功能上与宿主小胶质细胞存在显著差异。为了评估一种更为温和的小胶质细胞替代策略，该研究团队开发了一种携带Csf1r-G793A突变的小鼠模型。这种小鼠能够维持典型的小胶质细胞密度和外周造血细胞群体，其对CSF1Ri具有广泛的耐药性，使得通过直接脑内注射或骨髓移植实现小胶质细胞替换成为可能。此外，该研究还验证了通过脑脊液（CSF）囊（cisterna magna, CM）注射的方式，能够实现G793A小胶质细胞或诱导性多能干细胞（iPSC）来源的人类小胶质细胞在中枢神经系统（CNS）中的广泛植入。这些发现与Lombroso及其同事的研究相辅相成，表明G793A小鼠可以作为一种强大的工具，用于研究小胶质细胞替代策略的预临床应用。

### 小胶质细胞替代策略的挑战

在神经系统疾病治疗中，小胶质细胞作为大脑中的主要免疫细胞，其功能异常可能导致多种病理状态。然而，目前的治疗策略在实现小胶质细胞替代方面仍存在显著局限。一方面，传统的小胶质细胞替代方法，如骨髓移植结合CSF1Ri治疗，虽然可以减少宿主小胶质细胞，但其对小胶质细胞的抑制往往不完全，且移植细胞在功能和转录层面与宿主小胶质细胞存在显著差异。另一方面，这些方法通常涉及侵入性操作，如开颅手术，增加了治疗的复杂性和潜在风险。因此，开发一种能够有效替代小胶质细胞、同时保持其发育特征和功能特性，并且对宿主免疫系统影响较小的方法，成为该领域的重要研究方向。

### Csf1r-G793A小鼠模型的构建与验证

为了克服上述挑战，研究团队通过CRISPR基因编辑技术，构建了一种携带Csf1r-G793A突变的小鼠模型。这种突变在人类中为CSF1R-G795A，其通过减少对CSF1Ri的敏感性，使得移植的细胞能够在中枢神经系统中稳定存活并发挥功能。研究显示，Csf1r-G793A小鼠在未接受CSF1Ri治疗的情况下，其小胶质细胞密度与野生型小鼠无显著差异。而当这些小鼠接受CSF1Ri治疗时，其小胶质细胞能够抵抗抑制作用，维持较高的密度。此外，研究团队还验证了通过CM注射的方式，可以实现小胶质细胞的广泛植入，这为未来的治疗提供了更为微创的替代方案。

### 小胶质细胞替代的可行性

在小鼠模型中，研究者们将携带Csf1r-G793A突变的小胶质细胞移植到野生型小鼠的脑内，并随后使用CSF1Ri进行治疗。结果表明，移植的小胶质细胞在经过治疗后，能够有效地替代宿主小胶质细胞，且在不同脑区中均表现出较高的植入率。相比之下，未携带该突变的小胶质细胞在CSF1Ri治疗后被显著减少。这一发现表明，Csf1r-G793A突变不仅增强了小胶质细胞对CSF1Ri的耐药性，还使得这些细胞能够在中枢神经系统中长期存活并维持其功能特征。

此外，研究团队还验证了通过CM注射的方式，可以实现携带Csf1r-G793A突变的小胶质细胞或iPSC来源的人类小胶质细胞的广泛植入。这种非侵入性方法避免了开颅手术的需要，提高了治疗的安全性和可行性。研究发现，CM注射的小胶质细胞能够迁移到大脑的多个区域，包括前脑、下丘脑和嗅皮层，实现了对宿主小胶质细胞的有效替代。

### 小胶质细胞替代对中枢神经系统的影响

在Csf1r-G793A小鼠中，研究者们观察到CSF1Ri对小胶质细胞的抑制作用被显著减弱。这使得在治疗期间，小胶质细胞能够保持较高的密度，并且不会引发广泛的转录变化。然而，研究团队也发现，某些基因如S100a8和S100a9在CSF1Ri治疗后仍表现出轻微的上调，这可能是由于治疗对其他细胞类型的间接影响所致。尽管如此，这些变化并未显著影响小胶质细胞的功能，表明Csf1r-G793A突变能够有效维持小胶质细胞的正常状态。

在CNS的其他区域，如海马体、纹状体和丘脑，研究者们发现Csf1r-G793A小鼠的移植小胶质细胞能够显著替代宿主小胶质细胞，且其植入密度远高于未突变的小胶质细胞。这一结果表明，Csf1r-G793A突变不仅增强了小胶质细胞对CSF1Ri的耐药性，还使得这些细胞在中枢神经系统中具有更高的存活率和功能完整性。

### 骨髓移植与小胶质细胞替代

研究团队还评估了通过骨髓移植（BMT）实现小胶质细胞替代的可能性。他们发现，当G793A小鼠的骨髓细胞被移植到野生型小鼠中，并在CSF1Ri治疗下，这些细胞能够广泛地迁移到中枢神经系统，并替代宿主的小胶质细胞。值得注意的是，尽管G793A小鼠的骨髓细胞在移植后能够有效替代小胶质细胞，但其在治疗后会导致小胶质细胞密度的显著增加，这可能与免疫系统中的某些反应有关。因此，在使用这种策略时，需要谨慎考虑其对免疫系统的潜在影响。

### 非侵入性小胶质细胞替代策略

为了进一步探索非侵入性的小胶质细胞替代策略，研究团队还评估了通过CM注射的方式。他们发现，这种注射方式能够有效地将携带Csf1r-G793A突变的小胶质细胞或iPSC来源的人类小胶质细胞植入到中枢神经系统中。这种非侵入性方法避免了开颅手术的需要，提高了治疗的安全性和可操作性。研究还发现，人类iPSC来源的小胶质细胞在CM注射后能够迁移到多个脑区，并表现出与小胶质细胞相似的功能特性。

### 小胶质细胞替代的潜力与应用

这些研究结果表明，Csf1r-G793A小鼠模型提供了一种新型的工具，用于评估小胶质细胞替代策略的潜力。该模型不仅能够实现小胶质细胞的广泛替代，还能够在不显著影响免疫系统的情况下进行。此外，该模型还可以用于研究iPSC来源的小胶质细胞在中枢神经系统中的行为和功能，为未来的治疗策略提供了重要的基础。

在讨论部分，研究团队强调了Csf1r-G793A突变在神经系统疾病治疗中的重要性。他们指出，尽管CSF1Ri能够有效减少小胶质细胞的数量，但其对宿主免疫系统的潜在影响需要进一步研究。此外，研究还表明，iPSC来源的小胶质细胞在功能和转录层面与宿主小胶质细胞相似，可能成为一种有效的治疗工具。然而，这种替代策略在人类中的应用仍需进一步验证，以确保其安全性和有效性。

总之，Csf1r-G793A小鼠模型的建立为研究小胶质细胞替代策略提供了一种重要的工具。该模型不仅能够实现小胶质细胞的广泛替代，还能够在不显著影响免疫系统的情况下进行。此外，通过CM注射的方式，为未来的治疗提供了更为微创的替代方案。这些研究结果为开发安全、有效的细胞疗法，特别是在神经系统疾病治疗中，提供了重要的基础和方向。