APOE异构体通过重塑人源小胶质细胞的转录组和表观基因组调控阿尔茨海默病进程

为解决APOE异构体如何影响阿尔茨海默病（AD）中小胶质细胞功能的问题，研究人员通过异种移植模型结合RNA-seq和ATAC-seq技术，揭示了APOE2/3/4通过差异调控转录组和染色质可及性，影响小胶质细胞增殖、迁移及免疫反应，为AD风险机制提供了新见解。

　　

阿尔茨海默病（AD）是困扰全球的神经退行性疾病，其发病机制复杂，小胶质细胞作为中枢神经系统的免疫卫士，在AD病理中扮演双重角色。近年来，载脂蛋白E（APOE）基因的三种异构体（APOE2/3/4）被证实与AD风险显著相关，其中APOE4携带者患病风险最高，而APOE2则表现出保护作用。然而，这些异构体如何通过调控小胶质细胞的功能状态影响AD进程，仍是未解之谜。

为回答这一问题，来自比利时KU Leuven等机构的研究团队创新性地将人源诱导多能干细胞（iPSC）分化的小胶质细胞移植至AD模型小鼠（App^NL-G-F）脑中，通过RNA测序（RNA-seq）和染色质可及性测序（ATAC-seq）技术，系统分析了不同APOE异构体对小胶质细胞转录组和表观基因组的调控差异。这项发表于《Nature Communications》的研究，首次在体内模型中揭示了APOE异构体通过重塑小胶质细胞的分子景观，进而影响其功能状态的机制。

研究团队采用了几项关键技术：1）利用MIGRATE协议将iPSC分化为小胶质细胞前体；2）构建免疫缺陷的AD模型小鼠（Rag2^-/- Il2rg^-/- hCSF1KI App^NL-G-F）进行异种移植；3）通过流式细胞术分选人源小胶质细胞（CD11b⁺hCD45⁺）；4）结合RNA-seq和ATAC-seq进行多组学分析；5）体外验证APOE2/4对吞噬功能的影响。

APOE异构体导致转录组和表观基因组的广泛差异
研究发现，与APOE3相比，APOE2和APOE4分别引起470和332个差异表达基因（DEGs），而APOE4与APOE2直接比较时差异基因高达1639个。表观基因组分析显示，APOE2和APOE4分别存在40和50个差异可及染色质区域（DARs）。值得注意的是，线粒体迁移相关基因CHCHD2在APOE4中表达和染色质可及性均显著降低，而锌指蛋白ZNF248则显著上调，提示APOE4可能导致小胶质细胞功能受损。

APOE4小胶质细胞呈现促炎表型
单细胞转录组数据比对发现，APOE4中下调基因富集于具有保护作用的疾病相关小胶质细胞（DAM）和抗原呈递（HLA）状态，而上调的CCL3、CCL4L2等细胞因子表明其倾向于促炎状态。这与APOE4携带者脑内持续炎症的临床观察一致。

APOE2增强吞噬和免疫调节功能
基因共表达网络分析（WGCNA）显示，APOE2特异性上调的模块与细胞迁移、补体激活等通路相关。体外实验证实，APOE2小胶质细胞对E.coli和髓鞘碎片的吞噬能力显著强于APOE4。更引人注目的是，APOE2中染色质可及区域显著富集维生素D受体（VDR）结合 motif，其靶基因（如IL-10RA）的上调提示APOE2可能通过VDR-IL-10通路发挥抗炎作用。

讨论与意义
该研究首次在体内模型中阐明：1）APOE4通过损害小胶质细胞的迁移、吞噬能力，并促进促炎反应，加剧AD风险；2）APOE2则通过增强VDR信号和吞噬功能发挥保护作用；3）AD遗传风险位点显著富集于小胶质细胞的开放染色质区域，证实该模型的病理相关性。这些发现不仅为APOE异构体的功能差异提供了机制解释，更提示针对APOE4携带者的治疗需侧重恢复小胶质细胞功能，而APOE2的保护效应可能通过维生素D途径实现。研究建立的异种移植模型为后续探索其他AD风险基因提供了重要平台。