探秘阿尔茨海默病：神经祖细胞为何 “跑偏” 成脆弱未成熟神经元？

为探究阿尔茨海默病（AD）神经细胞早期变化，研究人员利用携带 APPSwe突变的人诱导多能干细胞开展研究。结果发现 APPSwe类器官神经元活动增强、分化提前且细胞更脆弱。该研究为 AD 发病机制及治疗提供新视角。

　　阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD），这个名字大家或许并不陌生，它就像大脑中的 “橡皮擦”，一点点抹去患者的记忆和认知能力。目前，针对 AD 的治疗困境重重，众多旨在清除 β 淀粉样蛋白（Aβ）的临床试验，都没能显著改善患者的认知功能。于是，科学家们将目光投向了疾病早期，他们推测，如果能在 AD 初始阶段进行干预，或许就能有效延缓甚至逆转疾病进程。然而，AD 发病前神经细胞内到底发生了哪些变化，一直是个未解之谜。

在这样的背景下，来自大邱庆北科学技术院（DGIST）等机构的研究人员挺身而出，决心揭开这个谜团。他们利用携带 APP^Swe突变的人诱导多能干细胞（hiPSCs），深入探索与 AD 进展相关的初始变化。最终，他们的研究成果发表在了《iScience》杂志上，为我们理解 AD 的发病机制带来了新曙光。

研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。在细胞模型构建上，通过 CRISPR - Cas9 技术构建携带 APP^Swe突变的等基因 hiPSCs 系。实验检测方面，利用多电极阵列（MEA）记录神经元活动，通过免疫组织化学、免疫印迹、流式细胞术等方法检测细胞相关蛋白表达，借助 RNA 测序（RNA - seq）和单细胞 RNA 测序（scRNA - seq）分析基因表达变化 。

下面来看看具体的研究结果：

• APP^Swe类器官神经元活动增强且早期分化提前：研究人员培养 1 个月的 APP^Swe大脑类器官，发现其尺寸比对照组小。MEA 记录显示，APP^Swe类器官神经元放电频率和幅度增加，且不是单个神经元放电增强，而是神经元数量增多导致。免疫组化、免疫印迹和流式细胞术分析表明，APP^Swe类器官中神经祖细胞（NPC）增殖减少，早期分化加速，但成熟神经元数量并未相应增加。
• 线粒体 ROS 增加影响 AD 中 NPC 早期分化：在 2D 培养的 NPC 中，APP^Swe NPC 的巢蛋白表达减少，DCX 表达增加，增殖能力降低。检测发现 APP^Swe NPC 线粒体 ROS 水平升高，但氧化磷酸化（OXPHOS）水平低于对照组。用 EUK8 处理后，可改善 APP^Swe NPC 的早期分化异常。此外，APOE4 NPC 也有类似现象，不过单独提高 ROS 水平不足以诱导 NPC 早期分化。
• APP^Swe NPC 转录组向神经元分化方向改变：RNA - seq 分析显示，APP^Swe NPC 中神经元发育和突触信号相关基因上调，DNA 代谢和细胞周期相关基因下调 。虽然高 ROS 的 NPC 也有部分类似变化，但程度不如 APP^Swe NPC，说明仅 ROS 升高不足以促使 NPC 向神经元谱系转变。
• APP^Swe NPC 向成熟神经元转变受限且脆弱性增加：与人类前额叶皮层的 scRNA - seq 数据对比，APP^Swe NPC 更像兴奋性神经元，且向神经元阶段转变极少。加权基因共表达网络分析（WGCNA）确定了受 ROS 显著影响的基因模块，其中绿松石模块与神经元发育相关，受转录因子 TFE3 调控。而且，APP^Swe NPC 对毒素更敏感，细胞损伤标记物增加。

综合研究结果和讨论部分，该研究意义重大。它揭示了 APP^Swe NPC 在神经元发育和突触信号相关的转录组变化，以及不完全成熟为功能性神经元的现象，这对理解 AD 中神经发生受损至关重要。同时，研究还指出细胞损伤标记物升高和对毒素敏感性增加的潜在病理后果。此外，研究发现 ROS 在神经元分化中的复杂作用，为 AD 治疗提供了新方向，比如通过调节异常升高的 ROS 水平，或许能抑制神经元过早分化，促进成熟神经元形成，为攻克 AD 带来了新的希望。