人iPSC三重共培养模型中星形胶质细胞诱导疾病相关小胶质细胞的机制及其在阿尔茨海默病中的调控

这篇研究通过建立人iPSC来源的神经元-星形胶质细胞-小胶质细胞三重共培养（TC）模型，揭示了星形胶质细胞通过上调TREM2、APOE、GPNMB和SPP1等蛋白诱导疾病相关小胶质细胞（DAM）表型的关键机制。研究发现家族性阿尔茨海默病（fAD）神经元通过Aβ依赖性途径显著抑制这一过程，为神经退行性疾病的细胞互作机制提供了新见解。

　　

【开发iA-iN-iMG三重共培养平台】
研究团队建立了由诱导多能干细胞（iPSC）分化的神经元（iN）、星形胶质细胞（iA）和小胶质细胞（iMG）组成的三重共培养系统。通过优化培养基配方（TCM1-6），最终选定含BrainPhys的TCM5方案，可在20天内完成培养。免疫荧光和Western blot证实该系统能稳定维持三种细胞的特异性标志物表达（TUJ1/NeuN、GFAP/S100B、IBA1/INPP5D），细胞比例约为6:2:3（神经元:星形胶质细胞:小胶质细胞）。

【共培养增强神经元突触功能】
单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析显示，与单一培养（MC）相比，三重共培养（TC）显著改变各细胞类型的转录组特征。神经元在TC中表现出突触组织和细胞粘附相关通路上调，伴随树突棘密度增加（DiI标记显示提升约50%）。通过SypHy活细胞成像证实，TC中突触小泡（SV）释放速率和最大释放量均显著提高。多电极阵列（MEA）记录进一步显示，TC神经元的平均放电率和网络连接强度（边缘权重）持续增强，这种效应在加入胶质细胞后即出现并长期维持。

【共培养环境调节胶质细胞炎症反应】
TC显著降低小胶质细胞的NF-κB信号通路活性，ELISA检测显示培养上清中IL-1β和TNF水平下降。当用LPS刺激时，TC小胶质细胞表现出更强的抗炎反应（IL-4/IL-10上调），而对TNF+IL-1α+C1q诱导的反应性星形胶质细胞活化则表现出明显抑制。质谱分析鉴定出515种分泌蛋白，其中NEFL、CHI3L1等阿尔茨海默病（AD）相关生物标志物在TC中表达更高。

【星形胶质细胞诱导DAM特征】
scRNA-seq鉴定出小胶质细胞的四种状态：抗原呈递（HLA-DPA1⁺
）、DAM样（APOE⁺
/TREM2⁺
/SPP1⁺
）、突触相关（NRG3⁺
）和稳态群体。TC显著促进DAM样群体的形成，该群体高表达TREM2、APOE、GPNMB等标志物。通过建立两两共培养体系，证实星形胶质细胞是诱导DAM表型的关键因素。当用TNF+IL-1α+C1q处理诱导星形胶质细胞活化时，TREM2表达显著下调，提示炎症状态与DAM表型存在互斥关系。

【fAD神经元抑制DAM特征】
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