干细胞模型揭示人类胚胎期脉络丛上皮亚型的时序性动态演变

本研究通过优化人源多能干细胞(hPSCs)分化体系，首次系统描绘了人类胚胎期脉络丛上皮细胞(CPECs)的发育谱系，发现代谢型(type 1)与纤毛发生型(type 2)亚型的动态转换规律，证实其直接起源于神经上皮细胞(NECs)，并揭示Aβ1-42摄取与纤毛运动的交互机制，为脑脊液(CSF)屏障发育及神经退行性疾病研究提供新范式。

　　

脉络丛作为脑室系统中的特殊结构，是脑脊液(CSF)生产与物质交换的核心场所。其上皮细胞(CPECs)不仅构成血-脑脊液屏障，还参与神经毒素清除和免疫调节。然而，人类CPECs的发育起源、亚型多样性及其动态变化规律长期未明，这极大限制了对其在脑发育和神经退行性疾病中作用的理解。传统动物模型存在物种差异，而现有的人源类器官技术又面临效率低、异质性高等挑战。

为解决这些问题，加州大学欧文分校Edwin S. Monuki团队在《Nature Communications》发表突破性研究。研究人员通过优化人源胚胎干细胞(H1 ESCs)分化方案，建立高效、可扩展的CPECs体外模型(dCPECs)，结合单细胞转录组测序(scRNA-seq)、活细胞成像和人类胚胎组织验证，首次绘制了人类CPECs的完整发育图谱。

关键技术包括：(1)低密度单层培养体系实现40%分化效率；(2)时序性scRNA-seq分析四个关键时间点(31-75天)；(3)SoptSC和STITCH算法构建细胞谱系；(4)全组织免疫染色验证人类胚胎样本(23-42孕周)；(5)高分辨率纤毛运动追踪和Aβ_1-42摄取实验。

简单、高效的人源dCPEC分化体系
研究团队开发的新型单层培养方案仅需培养基更换即可实现神经上皮定向分化。关键发现包括：BMP4在神经诱导后24小时(1 div)添加效果最佳，5天神经诱导后切换为CPEC培养基可获得稳定分化。该体系显著优于传统方法，单次培养可产生3000万dCPECs，且维持极性特征超过1年。

动态多纤毛表型与Aβ摄取互作
dCPECs表现出随时间变化的纤毛簇集现象：体外培养38天时纤毛呈紧密簇状，80天时分散分布，这与人类胎儿组织(23孕周vs 38孕周)的观察一致。首次发现Aβ_1-42通过早期内体(EEA1⁺)被快速摄取，且摄取效率与纤毛簇集程度呈负相关。引人注目的是，外源Aβ_1-42处理1小时即可诱导纤毛重簇，提示病理蛋白与纤毛运动的双向调控。

神经上皮直接起源的三向分化
伪时序分析揭示CPECs与神经元均直接起源于神经上皮细胞(NECs)，而非放射状胶质细胞。细胞周期分析显示dCPECs具有独特的神经G₀特征，与持续增殖的神经前体细胞显著不同。这一发现修正了领域内关于CPEC起源的传统认知。

亚型分化的时空规律
研究鉴定出两类早期亚型：代谢活跃的type 1(高表达TTR、OXPHOS通路)和纤毛发生型type 2(高表达FOXN4/MCIDAS)。随着发育推进，type 1进一步分化为分泌型(type 1a，CLDN5⁺)和吸收型(type 1b，SC5D⁺)，而type 2细胞比例显著下降。人类胎儿组织验证显示：type 2在孕中期占40%，到足月时降至10%；type 1a/1b分化则发生在孕晚期。

这项研究的意义在于：(1)建立首个可模拟人类CPEC发育全过程的干细胞模型；(2)揭示亚型分化与脑发育阶段的精确对应关系，提示type 2细胞可能为后期室管膜细胞功能"铺路"；(3)发现CPECs通过纤毛动态参与Aβ清除，为阿尔茨海默病的脉络丛起源假说提供证据；(4)提出人类特有的type 1a/1b分化可能是应对新生儿脑能量需求激增的进化适应。该成果不仅填补了神经发育生物学的重要空白，更为脑疾病治疗靶点开发和CSF给药策略优化奠定理论基础。