血管化神经免疫类器官模型：阿尔茨海默病多病理模拟与药物发现的新平台

为解决散发性阿尔茨海默病(sAD)缺乏有效模型的问题，研究人员开发了包含神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞和血管网络的hPSC（人多能干细胞）类器官模型。通过暴露于sAD患者脑提取物，该模型在4周内成功诱导Aβ斑块样聚集、tau缠结样病理、神经炎症及突触/神经元丢失等AD特征，并验证了抗Aβ抗体Lecanemab的疗效。该研究为sAD机制研究和药物筛选提供了高度仿生的3D人类细胞平台。

　　

阿尔茨海默病(AD)是困扰全球5500万人的神经退行性疾病，但95%的散发性病例(sAD)缺乏有效研究模型。现有动物模型因物种差异导致临床转化失败率高，而传统类器官仅模拟家族性AD(fAD)且耗时长达数月。更棘手的是，AD复杂的病理网络——包括Aβ（β淀粉样蛋白）沉积、tau蛋白缠结、神经炎症和血管异常——亟需能整合多细胞互作的人类模型。

为此，普渡大学的研究团队在《Molecular Psychiatry》发表突破性成果，开发了首个血管化神经免疫类器官模型。该模型通过共培养hPSC衍生的神经祖细胞(NPCs)、原始巨噬细胞祖细胞(PMPs)和血管祖细胞(VPs)，构建了包含神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞和血管网络的三维系统。研究人员用sAD患者脑提取物处理类器官，仅4周即诱导出Aβ斑块样聚集（6E10⁺/Thioflavin-S⁺）、tau缠结（AT8⁺/Gallyas银染阳性），并伴随IL-6/CCL2介导的神经炎症、小胶质细胞突触修剪增加（CD45⁺吞噬Homer1⁺突触）及神经元死亡（Caspase-3⁺）。蛋白质组学分析揭示类器官中GFAP（胶质纤维酸性蛋白）、CD44等AD相关蛋白上调，通路富集显示与患者脑组织高度重叠。应用抗Aβ抗体Lecanemab后，类器官中Aβ负荷显著降低，但VCAM-1（血管细胞粘附分子-1）上调提示潜在血管炎症副作用，为药物评估提供了新视角。

关键技术包括：1）hPSC分化为NPCs、PMPs和VPs的阶梯式诱导；2）三维类器官自组装与血管网络形成（CD31⁺/Collagen IV⁺）；3）sAD患者脑提取物（Braak V-VI期）诱导病理；4）微电极阵列(MEA)记录神经网络活动；5）定量蛋白质组学分析差异表达蛋白。

研究结果
血管化神经免疫类器官的构建与表征
类器官在12天形成PAX6⁺/NESTIN⁺神经上皮区和CD45⁺/IBA1⁺小胶质细胞，45天时出现成熟神经元(NeuN⁺)和星形胶质细胞(S100β⁺)。CAGG-hESC来源的GFP⁺血管形成分支结构，共表达CD31（内皮标记）和PDGFRβ（周细胞标记）。

sAD脑提取物诱导Aβ病理
暴露2周后，AD组出现MOAB-2⁺神经元内Aβ聚集，4周时发展为6E10⁺/Aβ42⁺细胞外斑块，面积较对照组增加3倍（p<0.01）。健康对照脑提取物仅产生弥散信号，排除非特异性效应。

tau病理的快速诱导
AD组2周时出现AT8⁺/pThr217⁺磷酸化tau聚集体，4周时形成硫磺素S⁺缠结，银染显示典型神经原纤维缠结(NFTs)结构，而对照组仅见短暂发育相关tau磷酸化。

神经炎症与突触丢失
AD组IL-6/CCL2 mRNA水平升高2.5倍（p<0.001），小胶质细胞吞噬突触物质体积增加40%（p<0.01）。MEA检测显示AD组神经元放电频率降低50%，与突触素Homer1⁺ puncta减少一致（p<0.01）。

蛋白质组学验证
87个差异表达蛋白中，76个上调蛋白包含AD标志物GFAP/CD44，KEGG分析富集于SNARE（可溶性NSF附着蛋白受体）囊泡运输和突触循环通路，28个蛋白与临床AD患者脑组织重叠。

Lecanemab疗效与副作用
治疗2周后Aβ斑块减少60%（p<0.001），但APOE4/4类器官中VCAM-1 mRNA上调提示血管炎症风险，VE-cadherin（血管内皮钙黏蛋白）下调反映内皮连接损伤。

结论与意义
该研究首次在非基因编辑类器官中模拟sAD全病理谱系，突破性地证明人类脑提取物可跨细胞传播Aβ/tau病理。血管和免疫细胞的加入使类器官能模拟Aβ抗体治疗的血管副作用（如ARIA），为免疫疗法开发提供预警系统。未来通过整合更多sAD患者iPSC或延长培养时间，有望进一步模拟脑淀粉样血管病(CAA)。这一平台不仅加速sAD机制解析，更将革新神经退行性疾病的药物开发范式。