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在多发性硬化症（MS）中，中枢神经系统炎症导致神经元损伤和死亡机制不明。研究人员对实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）小鼠视网膜神经节细胞（RGCs）进行研究，发现炎症使 RGCs 呈现衰老样特征，AAV2 - OSK 可保护 RGCs、改善视力，为 MS 神经保护治疗提供新方向。
在医学研究的广阔领域中，多发性硬化症（Multiple Sclerosis，MS）一直是困扰科学界的难题。这是一种免疫介导且带有神经退行性病变的疾病，全球约有 230 万人深受其害。在 MS 患者体内，免疫系统如同失控的 “军队”，错误地攻击中枢神经系统，致使神经轴突脱髓鞘，神经元和轴突受损，患者逐渐出现各种神经功能障碍，严重影响生活质量。尽管目前对 MS 的研究取得了一些进展，但神经元在炎症环境中受损和死亡的分子机制仍未完全明晰，这就像隐藏在黑暗中的谜题，阻碍着有效治疗方案的开发。
为了揭开这一谜题，来自麦吉尔大学蒙特利尔神经病学研究所（Montreal Neurological Institute, McGill University）等多个研究机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Cell Reports》上，为 MS 的治疗带来了新的希望。
研究人员采用了多种关键技术方法。在动物模型方面，利用实验性自身免疫性脑脊髓炎（Experimental Autoimmune Encephalomyelitis，EAE）小鼠模拟 MS 患者的病理状态。通过荧光激活细胞分选（Fluorescence - Activated Cell Sorting，FACS）技术分离出小鼠的视网膜神经节细胞（Retinal Ganglion Cells，RGCs），接着运用 RNA 测序（RNA - seq）和染色质可及性分析（ATAC - seq）来探究 RGCs 的基因表达变化。同时，对患者的大脑组织进行免疫组化（Immunohistochemistry，IHC）分析，还使用了 AAV 基因治疗技术，向 RGCs 中导入 Oct4 - Sox2 - Klf4（OSK）基因，观察其对神经元的影响。
研究结果如下：
- RGC 转录组在 EAE 中类似衰老 RGC：研究人员对 EAE 小鼠、同年龄未患病小鼠和老年未患病小鼠的 RGCs 进行 RNA 测序分析，发现 EAE 小鼠的 RGCs 在基因表达上与老年未患病小鼠的 RGCs 存在显著相关性。通过多种分析方法，包括线性回归分析、基因集富集分析等，证实了 EAE 小鼠的 RGCs 呈现出衰老特征，且炎症分泌分子和其他基因共同促成了这种衰老样表型，这一特征在 EAE 运动神经元中也同样存在。
- 基因共表达分析揭示 EAE 相关衰老通路：通过对不同阶段 EAE 小鼠 RGCs 进行基因共表达分析，研究人员发现了 8 个基因模块。这些模块中的基因在不同疾病阶段呈现出不同的表达模式，并且与衰老相关的过程，如 DNA 损伤、细胞周期、线粒体功能、细胞衰老和组蛋白修饰等密切相关。例如，DNA 损伤和细胞周期相关通路在疾病症状期表达增加的模块 4 中显著富集。
- MS 患者皮质神经元存在衰老转录特征：研究人员重新分析了 MS 患者和健康对照者的单细胞核测序数据，发现 MS 患者神经元中 SEN_MAYO 基因集显著富集，并且与衰老、DNA 损伤、细胞周期和表观遗传修饰相关的通路发生改变。这表明 MS 患者的神经元也呈现出衰老相关的特征，且与 EAE 小鼠的 RGCs 存在一些共同的通路变化。
- EAE RGCs 和 MS 患者皮质神经元存在衰老相关蛋白变化：研究人员通过免疫组化检测 EAE 小鼠视网膜和 MS 患者大脑皮质的组织样本，发现 EAE 小鼠 RGCs 中 DNA 损伤标记物 γH2AX 阳性细胞数量增加，H3K27me3 荧光强度在疾病高峰期升高，核纤层蛋白 LAMINB1 显示核膜完整性受损。MS 患者皮质神经元中也检测到 DNA 损伤增加，这些结果从蛋白质水平验证了神经元的衰老特征。
- 过表达 OSK 保护 EAE 中的 RGCs：研究人员向 EAE 小鼠眼中注射携带 OSK 基因的 AAV2 病毒（AAV2 - OSK），发现与注射对照病毒（AAV2 - GFP）的小鼠相比，AAV2 - OSK 处理的小鼠在疾病高峰期视力显著提高，RGCs 数量明显增加，轴突和树突病理变化减轻，同时一些与衰老相关的蛋白变化得到改善，如 H3K27me3 荧光强度降低，异常核膜数量减少。
- OSK 逆转 EAE RGCs 的基因表达变化：对注射 AAV2 - OSK 和对照病毒的 EAE 小鼠的 RGCs 进行 RNA 测序分析，发现 AAV2 - OSK 处理的 RGCs 中与突触可塑性、学习记忆和认知相关的通路显著富集，而对照病毒处理的 RGCs 中与细胞因子产生、血管生成和蛋白质定位相关的通路富集。进一步分析发现，AAV2 - OSK 可逆转 EAE 中 RGCs 的基因表达变化，涉及神经元功能、核完整性、自噬、应激和凋亡等过程。
研究结论和讨论部分指出，本研究揭示了炎症介导的中枢神经系统损伤可使神经元呈现过早衰老的表型，且这种特征在多种神经元类型中广泛存在。AAV2 - OSK 基因治疗能够保护 RGCs 免受炎症介导的损伤，改善视力功能，为 MS 等神经免疫疾病的神经保护治疗提供了新的思路和潜在的治疗策略。然而，目前仍有许多问题有待进一步研究，如炎症环境中驱动神经元衰老的具体介质和成分，不同神经元亚型对炎症和衰老的独特反应，以及性别和年龄对神经元衰老的影响等。未来的研究可以针对这些问题深入探索，为开发更有效的治疗方法奠定基础，从而为 MS 患者带来更多的希望。
