TDP-43功能缺失诱导的散发性ALS iPSC神经元揭示核孔复合体损伤修复的治疗潜力

本研究针对散发性肌萎缩侧索硬化症(sALS)中TDP-43核功能缺失的机制难题，通过180例患者来源诱导多能干细胞(iPSC)分化的神经元模型(iPSNs)，结合3.25万次qRT-PCR数据分析，首次证实核孔复合体(NPC)损伤通过POM121减少直接导致TDP-43功能失调。研究发现患者iPSNs能精准模拟死后脑组织的分子特征，并通过修复NPC损伤成功逆转TDP-43相关基因剪接异常，为ALS治疗提供了新的靶向策略。

　　

在神经退行性疾病研究领域，TDP-43蛋白异常沉积长期被视为肌萎缩侧索硬化症(ALS)和额颞叶痴呆(FTD)的关键病理特征。然而，约90%的散发性ALS(sALS)病例缺乏明确遗传突变，且TDP-43核功能缺失的分子机制始终成谜。更棘手的是，现有小鼠模型因物种差异无法准确模拟人类TDP-43靶标调控，而临床样本的不可再生性又极大限制了机制研究。这些瓶颈问题严重阻碍了针对TDP-43病理的有效干预策略开发。

约翰霍普金斯大学医学院的研究团队在《Nature Communications》发表突破性研究，通过Answer ALS项目获得的180例iPSC细胞系（包括129例sALS、12例C9orf72突变和对照组），建立迄今最大规模的脊髓神经元分化模型。研究创新性地采用多时间点（第32/46/60天）追踪策略，结合超分辨率成像和qRT-PCR分子指纹分析，揭示NPC损伤是TDP-43功能失调的关键驱动因素。

关键技术包括：1）优化的小分子/生长因子诱导脊髓神经元分化方案（含60-70%Islet1⁺运动神经元）；2）20基因panel的qRT-PCR检测（含6个表达变化和12个隐蔽外显子剪接事件）；3）CHMP7 ASO干预和POM121过表达修复实验；4）患者匹配的死后脑组织验证（运动皮层/脊髓/枕叶皮层）。

分子特征分析

研究发现sALS和C9orf72 iPSNs呈现时间依赖性TDP-43功能缺失特征：ELAVL3、STMN2等基因表达显著降低（p<0.0001），而ACTL6B、MYO18A等隐蔽外显子异常剪接增加。值得注意的是，这种变化呈现高度异质性——不同患者间STMN2表达变化幅度差异达300%，且同一患者不同靶标失调程度也不一致。死后组织分析证实，iPSNs能准确重现患者脑组织的分子特征（r=0.89）。

核孔损伤机制

超分辨率成像显示82% sALS系存在POM121核孔蛋白减少，导致Ran GTPase核质分布异常。通过Trim-Away技术特异性降解POM121可重现TDP-43功能失调表型，证实NPC损伤的致病性。更重要的是，过表达POM121能修复核转运功能，使TDP-43靶基因表达恢复至对照水平（p<0.001）。

治疗潜力验证

在分子病理已建立的iPSNs中，CHMP7 ASO处理可逆转88%的TDP-43相关剪接异常。这为靶向ESCRT（内吞体分选转运复合体）核质量监控通路提供了直接证据。

该研究建立了首个sALS人群规模的TDP-43功能研究资源库，证实NPC损伤是TDP-43病理的早期可干预节点。不同于既往针对单个靶点（如STMN2）的策略，修复核孔结构可同时纠正多个TDP-43依赖的转录异常。这些发现为开发广谱ALS治疗药物提供了新方向，也为个体化治疗分层奠定了分子基础。研究揭示的iPSN-死后组织一致性模型，将显著提升临床前研究的转化价值。