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为解决从人诱导多能干细胞（iPSC）分化为少突胶质细胞（OL）时细胞异质性问题，研究人员开展了鉴定 iPSC 来源 OL 系培养中神经胶质祖细胞亚群的研究。结果发现多种祖细胞群体，明确仅特定亚群能产生成熟 OL。这为研究神经胶质发育及相关疾病提供新工具。
在神经系统的 “细胞工厂” 中，少突胶质细胞（OL）承担着为神经纤维 “包裹绝缘层”—— 髓鞘的重任，对中枢神经系统（CNS）的正常运作至关重要。它们从少突胶质前体细胞（OPC）分化而来，在发育过程中，OPC 分化有着独特的节奏，分三波进行，助力 CNS 的快速构建。然而，研究 OL 的征程困难重重。一方面，获取人类原代 OL 系细胞犹如大海捞针，极为稀缺；另一方面，小鼠模型虽有贡献，但在 OL 发育、髓鞘形成及对损伤的反应上，与人类存在显著差异，许多携带白质疾病相关基因突变的小鼠模型甚至不会出现髓鞘病变，使得研究成果难以顺利转化到人类身上。
在此背景下，人诱导多能干细胞（iPSC）模型崭露头角，为 OL 研究带来新希望。但目前从 iPSC 获取纯 OL 培养物困难重重，其中混杂的星形胶质细胞常常 “喧宾夺主”，严重影响 OL 的最终产量，即便研究团队此前优化了 iPSC 生成 OL 系细胞的方法，早期祖细胞的异质性问题依旧棘手。
为了攻克这些难题，来自加拿大麦吉尔大学（McGill University）的研究人员踏上探索之旅。他们深入剖析 iPSC 生成 OL 系细胞过程中产生的祖细胞群体，力求解开神经胶质异质性的谜团，并明确各亚群在分化过程中的作用。最终，他们成功识别出三种神经胶质祖细胞群体（GRPs、ARPs 和 O2A），还发现只有源自 O2A 细胞的 OPC 具备分化为成熟 OL 的能力，这一成果发表在《npj Systems Biology and Applications》上，为深入了解 OL 发育机制、探索髓鞘形成和再髓鞘化过程，以及研究神经胶质细胞在神经系统疾病中的可塑性，提供了全新的视角和有力的研究工具。
研究人员在此次研究中主要运用了以下关键技术方法：首先是单细胞 RNA 测序（scRNAseq），用于分析不同时间点细胞的转录组信息，从而识别细胞群体和亚群；其次是荧光激活细胞分选（FACS）技术，利用特定抗体组合分离不同的神经胶质祖细胞群体；最后通过免疫荧光染色，对分选后细胞进行鉴定，明确其分化方向 。
研究结果如下：
- 细胞群体鉴定：研究人员按照先前发表的方法从 iPSC 生成 OL 系细胞，并在培养的第 75 天、85 天和 95 天进行测序。经过无监督聚类分析，成功识别出 GRPs、O2A 和 ARPs 群体，以及 OPCs 和星形胶质细胞的多个亚群，还生成了用于识别这些群体的特异性标记。
- 细胞分化能力评估：运用 FACS 技术，依据实验室先前描述的抗体组合（A2B5+PDGFRα+标记 OPCs、A2B5+PDGFRα-标记 GRP、CD44+PDGFRα-标记 ARP）分离细胞群体。将这些细胞在 OL 成熟培养基中培养 21 天后进行免疫荧光染色，结果显示，GRPs 大多表达星形胶质细胞标记 S100β 和 GFAP，少量表达 OPC/OL 标记；ARPs 几乎全部产生 S100β 和 GFAP 阳性细胞；O2A/OPC 细胞则主要分化为 OLIG2、PDGFRα 和 O4 阳性细胞，部分细胞还表达髓鞘标记 MBP，而其他群体中完全没有 MBP 表达 。
- 细胞命运轨迹分析：通过计算机模拟分析神经胶质祖细胞亚群的发育轨迹，研究人员确定了三条不同的谱系。其中，谱系 2 和谱系 3 被证实是啮齿动物大脑中重要的 OPC 亚群，在出生后一直存在。进一步对这两条谱系的差异表达基因分析发现，谱系 3 中上调的基因与 OL 分化和髓鞘形成相关 。
研究结论和讨论部分表明，尽管在培养过程中存在多种神经胶质祖细胞群体，但最终只有特定的亚群能够分化为成熟的 OL，其余细胞要么保留祖细胞状态，要么分化为星形胶质细胞，这解释了培养物中细胞异质性的来源。该研究提供了分离和研究早期 OL 系细胞的工作流程，其流式细胞术面板可用于分离 O2A 细胞，有望获得更纯的 OL 培养物。此外，研究还明确了 OL 系细胞命运转换的关键转录本，为寻找促进晚期 OL 生成的化合物奠定了基础。这一研究成果不仅加深了人们对人类细胞中神经胶质祖细胞对 OL 发育贡献的理解，更为研究髓鞘形成、再髓鞘化以及神经疾病中神经胶质细胞的可塑性提供了全新的模型，在神经科学研究领域具有重要的理论和实践意义，为未来相关疾病的治疗和干预开辟了新的方向。
