干细胞模型揭示额颞叶痴呆tau蛋白突变导致小胶质细胞自主功能障碍的分子机制

本研究针对额颞叶痴呆(FTLD-tau)中tau蛋白突变如何影响小胶质细胞功能这一关键科学问题，通过建立MAPT IVS10+16突变的人诱导多能干细胞(iPSC)来源小胶质样细胞(iMGLs)模型，首次证实tau突变可自主改变小胶质细胞转录状态，导致细胞骨架异常、吞噬功能障碍和TREM2/TYROBP信号网络失调，其分泌因子还会损害神经元突触密度。该发现为tauopathies治疗靶点开发提供了新思路。

　　

在神经退行性疾病研究领域，tau蛋白病理长期以来被视为神经元功能障碍的核心特征。然而越来越多的证据表明，作为大脑常驻免疫细胞的小胶质细胞在tauopathies病理过程中扮演着关键角色。特别令人困惑的是，在携带MAPT基因突变的额颞叶痴呆(FTLD-tau)患者中，小胶质细胞激活往往早于明显的蛋白聚集和脑萎缩出现。这一现象引出了一个根本性问题：tau突变是否会在小胶质细胞中引发细胞自主性功能障碍？传统观点认为小胶质细胞只是被动清除神经元释放的tau蛋白，但tau蛋白是否在小胶质细胞中天然表达，以及突变tau如何影响小胶质细胞功能，这些关键问题一直悬而未决。

为解答这些问题，华盛顿大学医学院等机构的研究团队在《Molecular Psychiatry》发表了一项开创性研究。研究人员利用来自MAPT IVS10+16突变携带者的人诱导多能干细胞(iPSC)分化为小胶质样细胞(iMGLs)，结合同基因对照，首次系统揭示了tau突变导致的小胶质细胞自主功能障碍及其对神经元健康的深远影响。研究发现不仅证实了tau在小胶质细胞中的内源性表达，更阐明了突变tau通过破坏细胞骨架、损害吞噬功能、干扰TREM2信号网络等多重机制驱动疾病进程，为理解tauopathies的发病机制提供了全新视角。

研究采用了多项关键技术：1)从MAPT IVS10+16突变携带者iPSC分化为造血祖细胞(HPCs)，再分化为iMGLs；2)RNA测序分析突变与对照iMGLs的转录组差异；3)免疫沉淀-质谱技术定量tau亚型；4)活细胞成像和流式细胞术评估吞噬功能；5)OLINK平台分析分泌蛋白质组；6)人脑组织和小胶质细胞转录组数据比对。研究样本包括UCSF神经退行性疾病脑库提供的患者脑组织。

FTLD-causing MAPT IVS10+16 mutation causes a shift in microglia transcriptional states
研究发现人类大脑分离的小胶质细胞和iMGLs均表达MAPT mRNA和tau蛋白。通过质谱分析，首次证实iMGLs表达全长tau蛋白，且MAPT IVS10+16突变导致4R tau亚型增加。RNA测序显示突变iMGLs出现广泛的转录状态改变，趋化因子基因显著上调，而吞噬作用和疾病相关小胶质细胞(DAM)相关基因异常表达。

The cytoskeletal network is altered in iMGLs expressing MAPT IVS10+16
免疫细胞化学显示突变iMGLs中α-微管蛋白分布向细胞外周偏移，F-actin水平显著降低。转录组分析发现semaphorin信号通路和Rho GTP酶家族基因异常，这些分子开关参与调控细胞骨架网络。

MAPT IVS10+16 iMGLs exhibit impaired phagocytosis of myelin and tau preformed fibrils
突变iMGLs表现出对髓鞘和tau预制纤维(PFF)的吞噬能力下降，但对酵母聚糖A颗粒的吞噬无差异。转录组显示吞噬作用和变形运动相关基因(如MERTK)下调，同时吞噬体成熟和溶酶体融合的负调控基因上调。

TREM2 signaling and metabolic networks are altered in MAPT IVS10+16 iMGLs
研究发现突变iMGLs中TREM2和TREM2相关TYROBP网络显著下调。流式细胞术证实细胞膜TREM2减少，ELISA检测到可溶性TREM2(sTREM2)水平降低。代谢相关基因分析显示mTOR信号和糖酵解基因下调，而线粒体氧化磷酸化基因上调。

MAPT IVS10+16 iMGL secretome alters neuronal synapses
分泌组学分析发现89种蛋白差异表达，涉及NF-κB信号、T细胞免疫应答等通路。将突变iMGLs条件培养基作用于iPSC来源神经元后，突触密度显著降低，树突长度增加。这些发现在MAPT突变携带者的脑组织和脑脊液数据中得到验证。

这项研究首次系统阐明了tau突变在小胶质细胞中引发的细胞自主性功能障碍及其分子机制。突破性发现包括：1)证实小胶质细胞内源性表达tau蛋白，且突变tau改变其剪接模式；2)揭示tau突变通过破坏细胞骨架动力学、损害吞噬功能、干扰TREM2信号网络等多重途径损害小胶质细胞功能；3)证明突变小胶质细胞的分泌组可直接影响神经元突触完整性。这些发现从根本上改变了我们对tauopathies发病机制的理解，将小胶质细胞从"旁观者"重新定义为疾病进程的主动参与者。

研究的重要意义在于：1)为tauopathies提供了新的治疗靶点，特别是TREM2信号通路和细胞骨架调控网络；2)建立了研究人类tau突变小胶质细胞功能的可靠模型；3)提出的"细胞自主性功能障碍"概念可能适用于其他神经退行性疾病。未来研究可进一步探索激活TREM2信号或修复细胞骨架能否逆转突变tau导致的功能缺陷，以及这些发现如何转化为临床治疗策略。该研究为开发针对小胶质细胞的tauopathy治疗药物奠定了坚实基础。