新型 T 细胞与中脑类器官共培养模型：帕金森病神经退行性研究的新突破

为探究帕金森病（PD）中 T 细胞与脑细胞相互作用机制，研究人员构建 3D 共培养模型，发现 T 细胞可浸润 hMO 致神经细胞损失。

　　帕金森病（Parkinson’s disease，PD）作为一种常见的神经退行性疾病，一直以来困扰着全球众多患者。以往，人们认为中枢神经系统（Central Nervous System，CNS）是免疫豁免器官，但如今越来越多的研究发现，免疫细胞在 CNS 的健康与疾病状态下都扮演着重要角色，尤其是在 PD 等神经退行性疾病中。在 PD 患者体内，血脑屏障（Blood-Brain Barrier，BBB）受损，使得外周免疫细胞得以浸润进入中枢神经系统，其中 T 细胞被认为与疾病的发生和发展密切相关。然而，T 细胞与脑细胞之间的通讯机制却如同迷雾，尚未完全明晰，而且缺乏合适的模型来深入探究它们之间的相互作用，这给 PD 的研究和治疗带来了巨大挑战。

为了突破这一困境，来自德国埃尔朗根 - 纽伦堡弗里德里希 - 亚历山大大学（Friedrich-Alexander-Universit?t Erlangen-Nürnberg）等机构的研究人员展开了一项极具意义的研究。他们成功开发了一种三维（3D）共培养模型，该模型由干细胞衍生的人类中脑类器官（human midbrain organoids，hMO）和外周血 T 细胞组成。研究结果表明，T 细胞能够浸润 hMO 组织，进而导致神经细胞损失，这一发现为理解 PD 的发病机制提供了全新视角。相关研究成果发表在《npj Parkinson's Disease》杂志上。

在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是细胞培养技术，他们从健康供体获取成纤维细胞，通过重编程得到人诱导多能干细胞（human induced pluripotent stem cells，hiPSC），并将其分化为 hMO；同时从健康供体的外周血单核细胞（peripheral blood mononuclear cells，PBMCs）中分离出 T 细胞。其次，利用免疫细胞化学、流式细胞术等技术，对细胞的迁移、浸润、细胞死亡以及各种分子的表达进行检测和分析。此外，通过基因表达分析技术，研究细胞在不同阶段的基因表达变化。

研究结果具体如下：

• hMO 的分化与特征：hiPSC 经诱导分化为 hMO，在分化过程中，hMO 逐渐发育成熟，其细胞组成从增殖的 SOX2⁺神经祖细胞逐渐转变为成熟的 MAP2⁺神经元，同时表达中脑特异性标记物，如 TH⁺多巴胺能神经元等，这表明 hMO 具备中脑的特征和细胞组成，为后续研究提供了可靠的模型12。
• 共培养条件的优化：研究人员测试了不同的共培养条件，发现白细胞介素 2（Interleukin 2，IL-2）对维持 T 细胞的活力和激活至关重要，而 hMOM 是维持 hMO 活力的最佳培养基，因此确定 hMOM 添加 IL-2 为最优共培养条件34。
• T 细胞的浸润与机制：激活的 T 细胞在与 hMO 共培养时，表现出更强的浸润能力，且优先定位于 MAP2⁺神经元附近。通过分析发现，浸润的 T 细胞高表达 LFA-1 和 VLA-4 整合素，而 hMO 组织表达其相应配体 ICAM-1 和 VCAM-1，这些分子可能促进 T 细胞的浸润和稳定相互作用。此外，趋化因子受体 CXCR4 在浸润 T 细胞上低表达，提示其在疾病相关的 T 细胞脑浸润机制可能更为复杂56。
• T 细胞浸润的影响：T 细胞浸润 hMO 后，导致 hMO 内细胞死亡增加和 MAP2 信号降低，即神经元损失。进一步研究发现，浸润的 T 细胞包括 CD4⁺和 CD8⁺ T 细胞，CD8⁺ T 细胞表达细胞毒性和脱颗粒标记物，如 CD107a 和颗粒酶 B，同时 T 细胞还分泌促炎和调节性细胞因子，如 IFN-γ、IL-17、TNF-α 和 IL-10 等，表明 T 细胞可通过多种机制导致神经元损伤78。
• hMO 的易感性差异：研究发现，60 天龄的 hMO 比 30 天龄的 hMO 更容易受到 T 细胞的浸润，且 T 细胞浸润对 hMO 的影响更大，这可能与衰老过程中神经系统对免疫细胞的敏感性变化有关。此外，与人类大脑皮质类器官（human cerebral organoids，hCO）相比，hMO 对 T 细胞的浸润更为敏感，T 细胞浸润 hCO 后，细胞死亡和 MAP2 信号变化不明显，表明中脑样组织对 T 细胞的细胞毒性作用更为脆弱910。

研究结论和讨论部分指出，该 3D 共培养模型为研究 T 细胞与神经元的相互作用提供了一个多功能平台，揭示了脑类器官对 T 细胞浸润和细胞毒性作用的年龄和区域特异性易感性。尽管该模型存在一定局限性，如缺乏 BBB 机制，但为未来研究指明了方向。后续可利用血管化脑类器官或 BBB 组装体来研究 T 细胞穿越 BBB 的机制，同时引入小胶质细胞可进一步增强模型的相关性。此外，该模型使用的是健康供体的细胞，未来可纳入 PD 患者来源的细胞，更准确地模拟 PD 病理过程，深入探究免疫相关机制，为开发针对 PD 等神经退行性疾病的免疫调节治疗策略提供有力支持。