Notch信号介导的人内皮细胞促进神经干细胞B型表型转化的机制研究及其在脑发育中的意义

本研究揭示了人内皮细胞(hECs)通过Notch信号通路直接调控人神经干/祖细胞(hNSPCs)向B型细胞分化的分子机制。研究人员通过共培养模型结合单细胞RNA测序(scRNAseq)，首次构建了人B型神经干细胞转录组图谱，鉴定出S100A6和LeX等新型标志物，并证实DLL4-Notch1轴在维持神经干细胞静息状态中的关键作用。该研究为理解人脑神经干细胞微环境调控提供了重要理论基础，对神经再生医学具有重要启示意义。

　　

在探索大脑奥秘的征程中，科学家们一直试图解开神经干细胞与血管系统之间复杂对话的密码。虽然已知血管内皮细胞(ECs)对神经干/祖细胞(NSPCs)具有调控作用，但人类特异性调控机制仍如雾里看花。尤其令人困惑的是，人类与啮齿类动物在脑室下区(SVZ)结构上存在显著差异——人类特有的"无细胞间隙"将神经干细胞与脑室壁分隔，这种独特的解剖学特征暗示着可能存在物种特异的调控机制。

加州大学欧文分校的Brenda Gutierrez等研究者决心揭开这一谜题。他们发现人内皮细胞(hECs)通过物理接触显著促进人神经干/祖细胞(hNSPCs)获得B型细胞特征——这类GFAP⁺SOX2⁺的细胞是成人脑中最主要的神经干细胞群体。这项突破性研究发表于《Nature Communications》，不仅首次绘制了人B型神经干细胞的分子图谱，更揭示了Notch信号在这一过程中的核心作用。

研究团队运用了多项关键技术：单细胞RNA测序(scRNAseq)分析共培养系统的细胞异质性；免疫荧光染色追踪细胞标志物表达；Notch信号通路抑制剂DAPT和siRNA基因沉默技术验证分子机制；三维支架培养模拟体内微环境；以及人脑组织切片分析进行体内验证。

hEC共培养增加GFAP⁺SOX2⁺ B型hNSPCs比例
通过共培养系统，研究者发现hECs接触使B型hNSPCs比例从30%跃升至56%，而条件培养基仅产生微弱效应。这种促进作用具有细胞特异性，正常人肺成纤维细胞共培养无此效果。引人注目的是，hECs诱导的B型细胞同时表达LeX(CD15)和S100A6——这两个新鉴定的人B型细胞标志物在分化过程中表达降低，证实其干细胞特性。

单细胞测序揭示B型细胞分子特征
scRNAseq数据将共培养系统中的hNSPCs分为6个亚群，其中B型细胞高表达GFAP、SOX2、PROM1(CD133)和Notch下游效应分子HES1。通过与小鼠和人类公开数据的比对，研究者确认这些细胞更接近成体B型细胞而非放射状胶质细胞(RGCs)。特别值得注意的是，B型细胞高表达S100A6和APOE等维持干细胞静息的基因，而低表达细胞周期相关基因。

hEC接触重塑hNSPC群体组成
深入分析显示，hEC接触在增加B型细胞的同时，使星形胶质祖细胞比例减半(26%→13%)，增殖祖细胞减少四倍(17%→4%)。EdU掺入实验证实hEC共培养确实抑制hNSPCs增殖。这种"此消彼长"的现象提示hECs可能通过维持干细胞静息状态来抑制分化。

Notch信号介导接触依赖性调控
差异基因分析发现共培养B型细胞中Notch通路显著激活。当用γ-分泌酶抑制剂DAPT阻断hNSPCs的Notch信号，或通过siRNA降低hECs中Notch配体DLL4表达时，B型细胞诱导效应均被显著削弱。特别有趣的是，重组DLL4蛋白能特异性上调hNSPCs中GFAP和tenascin C(TNC)表达，而其他配体(JAG1/JAG2)无此效果，确立了DLL4-Notch1轴的核心地位。

人SVZ中B型细胞与血管的亲密接触
研究者分析了妊娠36周至15岁的人脑组织，发现SVZ区存在GFAP⁺SOX2⁺PROM1⁺细胞群，其突起与CD31⁺血管密切接触。这些细胞共表达S100A6和LeX，但在远离SVZ的星形胶质细胞中不表达，证实了体外发现的标志物在体内的特异性。

这项研究构建了hEC-hNSPC相互调控的完整图景：hECs通过DLL4-Notch1信号传导维持hNSPCs的B型表型，而hNSPCs反过来促进血管形成（作者前期研究已证实），形成正反馈循环。该发现不仅填补了人类神经干细胞微环境调控的知识空白，其鉴定的S100A6/LeX等新型标志物更为分离和研究人B型细胞提供了重要工具。在治疗应用层面，理解Notch信号在维持干细胞静息中的作用，可能为神经再生医学提供新的调控靶点。

特别值得注意的是，该研究揭示了人类与啮齿类模型的显著差异：人SVZ中B型细胞与血管的接触方式、静息状态维持机制以及标志物表达谱都具有人类特异性，这解释了为何许多在啮齿类中有效的治疗策略难以转化到临床应用。因此，这项以人类细胞为核心的研究成果，为开发真正适用于人类的神经再生疗法奠定了坚实基础。