阿爾茨海默病（AD）的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，APOE4作為目前已知散發(fā)性AD最強(qiáng)的遺傳風(fēng)險因子，其具體的致病調(diào)控機(jī)制尚未完全明晰。RBFOX1是一種RNA選擇性剪接調(diào)控因子，雖被關(guān)聯(lián)到AD易感性，但其在AD中的作用此前一直缺乏實驗研究。

近日，同濟(jì)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院張儒副教授、侯羽君教授領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊在Exploration發(fā)表了題為RBFOX1 Dysfunction Unlocks APOE4-Associated Microglial Genesis and Exacerbates Alzheimer’s Pathology in Human Cerebral Organoids的研究成果。該研究通過構(gòu)建基因編輯的人腦類器官模型，揭示了RBFOX1與APOE4在協(xié)同誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞異常及AD病理演變的深層機(jī)制，為該病的機(jī)制解析和精準(zhǔn)干預(yù)提供了高度擬人化的研究平臺。

基因編輯類器官模型發(fā)現(xiàn)RBFOX1缺失具有APOE4特異性效應(yīng)

研究團(tuán)隊利用CRISPR/Cas9技術(shù)構(gòu)建了APOE3或APOE4基因背景下的RBFOX1敲除人胚胎干細(xì)胞系，并進(jìn)一步培育出對應(yīng)的人腦類器官。實驗觀察到RBFOX1缺失具有明顯的基因型特異性，它僅在APOE4型人腦類器官中特異性誘導(dǎo)出小膠質(zhì)細(xì)胞，而在APOE3型類器官中則未觀察到此現(xiàn)象。這些自發(fā)生長的小膠質(zhì)細(xì)胞比例與人類大腦中小膠質(zhì)細(xì)胞占比（5%-15%）相近，克服了傳統(tǒng)人腦類器官誘導(dǎo)途徑缺乏內(nèi)源性小膠質(zhì)細(xì)胞的局限。進(jìn)一步研究表明，這種APOE4特異性的小膠質(zhì)細(xì)胞生成，與類器官早期胚狀體分化階段中胚層啟動時間的持續(xù)延長密切相關(guān)。具體而言，TGFβ/WNT信號通路的異常激活為小膠質(zhì)細(xì)胞譜系分化創(chuàng)造了條件，而恢復(fù)RBFOX1表達(dá)可逆轉(zhuǎn)該信號通路的異常，證實了RBFOX1在調(diào)節(jié)人類中胚層發(fā)育和小膠質(zhì)細(xì)胞生成的重要作用。

異常小膠質(zhì)細(xì)胞引發(fā)多重AD病理損傷，構(gòu)建多維度AD病理模型

研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，RBFOX1缺失誘導(dǎo)的APOE4型類器官小膠質(zhì)細(xì)胞呈現(xiàn)出明顯的神經(jīng)毒性表型：不僅大量分泌促炎因子，引發(fā)強(qiáng)烈的神經(jīng)炎癥反應(yīng)，還伴隨脂滴異常積累，破壞脂質(zhì)代謝穩(wěn)態(tài)；同時，這些異常小膠質(zhì)細(xì)胞還會導(dǎo)致突觸結(jié)構(gòu)重塑，并與過度磷酸化的Tau蛋白共定位，加劇APOE4型類器官的Tau病理損傷，而對Aβ沉積無明顯影響，揭示了RBFOX1在AD中對Tau病理的特異性調(diào)控作用。電生理檢測進(jìn)一步證實，APOE4型RBFOX1敲除類腦器官的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)功能出現(xiàn)顯著異常，包括棘波、爆發(fā)次數(shù)及平均放電率均明顯降低，較好地模擬了AD患者的神經(jīng)元功能障礙特征。

該模型首次在人腦類器官構(gòu)建中實現(xiàn)了內(nèi)源性小膠質(zhì)細(xì)胞的自主形成，并整合了神經(jīng)炎癥、Tau過度磷酸化、脂質(zhì)代謝紊亂、突觸重塑和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)功能異常等多重AD核心病理特征，成為研究AD基因型依賴性神經(jīng)元-膠質(zhì)細(xì)胞相互作用的理想平臺。

定位RBFOX1為AD保護(hù)性因子，為精準(zhǔn)治療提供新方向

這項研究明確了RBFOX1作為AD潛在保護(hù)因子的角色，作為APOE4-膠質(zhì)細(xì)胞相互作用的關(guān)鍵抑制因子，其功能缺失會釋放出小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)退行性級聯(lián)反應(yīng)，與APOE4協(xié)同加劇AD病理損傷。這一發(fā)現(xiàn)為理解散發(fā)性AD的多基因調(diào)控機(jī)制提供了新的深度。

此外，該研究構(gòu)建的具有自主生成小膠質(zhì)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的APOE4型RBFOX1敲除人腦類器官模型，突破了傳統(tǒng)人腦類器官構(gòu)建過程中缺乏小膠質(zhì)細(xì)胞的局限性，為解析AD中基因型特異性的神經(jīng)-膠質(zhì)相互作用、篩選靶向小膠質(zhì)細(xì)胞的AD治療藥物提供了更貼近生理狀態(tài)的研究工具，具有重要的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)潛力。

同濟(jì)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院張儒副教授、侯羽君教授為論文共同通訊作者，團(tuán)隊成員張博文博士為論文第一作者。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/exp2.70160

制版人：十一

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