细胞因子诱导的人巨噬细胞重编程：阿尔茨海默病相关分子与细胞表型的体外模型构建

研究人员通过细胞因子组合(IL-4/CSF1/IL-34/TGF-β)重编程THP-1巨噬细胞，建立阿尔茨海默病(AD)相关DLAM（疾病相关小胶质细胞/脂质相关巨噬细胞）体外模型，揭示AD风险基因(APOE/TREM2等)表达调控及代谢-溶酶体-脂质稳态功能异常，为AD机制研究和药物开发提供新工具。

　　

阿尔茨海默病(AD)作为最常见的神经退行性疾病，其发病机制中髓系细胞（包括小胶质细胞和巨噬细胞）的作用日益受到关注。全基因组关联研究(GWAS)发现75个AD风险位点中，大量变异富集在髓系细胞的增强子区域，暗示这些免疫细胞在AD病理中的关键作用。然而，研究疾病相关状态面临重大挑战——缺乏可靠的体外模型。现有诱导多能干细胞(iPSC)分化的小胶质细胞(iMGL)模型成本高、周期长且存在技术壁垒，这促使研究人员寻求更便捷的研究工具。

美国西奈山伊坎医学院的研究团队在《Cell Reports》发表突破性研究，通过四种细胞因子(IL-4、CSF1、IL-34和TGF-β)组合处理人THP-1巨噬细胞，成功构建AD相关分子和细胞表型的体外模型。研究发现该模型能模拟AD大脑和脂质暴露iMGL中观察到的疾病相关小胶质细胞/脂质相关巨噬细胞(DLAM)状态，调控44个AD风险基因表达，并重现代谢紊乱、溶酶体功能障碍和脂质稳态失衡等AD特征性病理改变。

研究采用多组学联用策略：通过批量RNA测序和单细胞RNA测序解析转录组特征；流式细胞术检测表面标志物(CD11c/CD63等)；功能实验涵盖迁移划痕实验、pHrodo标记底物吞噬实验、溶酶体活性检测(LysoTracker/DQ-BSA)；代谢分析使用Seahorse能量代谢分析仪；脂质组学采用UPLC-MS/MS技术。

细胞因子诱导THP-1巨噬细胞向DLAM样转录状态极化
细胞因子处理使THP-1巨噬细胞转录组与AD大脑和脂质暴露iMGL高度相似。基因集富集分析显示"氧化磷酸化"、"溶酶体"和"PPAR信号通路"显著激活，而"吞噬作用"相关通路被抑制。单细胞测序鉴定出9个亚群，其中Mac0高表达DLAM标志物(CTSB/SPP1等)，且与AD患者脑组织的微胶质细胞亚群特征重叠。

AD风险基因差异表达调控
81个候选AD风险基因中54%发生显著表达改变，包括APOE上调(降低AD风险)和BIN1上调(风险降低效应)。值得注意的是，IL-4主导MS4A4A/MS4A6A（增加AD风险）的表达调控，而细胞因子组合更全面模拟风险降低的基因表达模式。

功能表型改变
细胞因子处理使巨噬细胞迁移能力下降40%，对髓鞘碎片、淀粉样蛋白(Aβ)等底物的吞噬活性降低50-70%。尽管溶酶体相关基因(LAMP1/RAB5)转录上调，但溶酶体质量减少30%，蛋白水解活性下降，可能与肌动蛋白重构基因(ACTB/RAC1)表达抑制有关。

代谢与脂质重塑
Seahorse分析显示基础糖酵解和最大呼吸能力分别提高1.8倍和1.5倍。脂质组学发现甘油三酯减少40%，而胆固醇酯(CE)增加2倍，伴随脂滴累积和APOE分泌增加。但ABCA1介导的胆固醇外排未受影响，提示脂质存储而非清除机制占主导。

这项研究建立了首个通过细胞因子诱导的AD相关巨噬细胞模型，克服iPSC技术壁垒，实现AD风险基因的规模化筛选。发现DLAM状态兼具促炎和抗炎特征，为解释AD中髓系细胞功能异质性提供新视角。特别值得注意的是，该模型重现APOE4基因型相关的脂滴累积表型，为研究基因-环境互作提供平台。尽管THP-1细胞缺乏脑微环境信号，但其与人类AD组织的转录组相似性，使其成为机制研究和药物开发的理想工具。研究还揭示BHLHE40/41等转录因子可能作为DLAM状态的"分子刹车"，为靶向干预提供新思路。这些发现将推动AD免疫代谢机制研究和治疗策略开发。