Pen-2通过协调少突胶质前体细胞自我更新和转分化程序维持神经胶质稳态的机制研究

本研究针对神经退行性疾病中胶质细胞异常增生的关键调控机制，通过构建Pen-2和Ncstn条件性敲除小鼠模型，揭示了γ-分泌酶活性通过HES1-ASCL1轴抑制OPC自我更新、依赖STAT3通路阻断OPC-星形胶质细胞转分化的双重调控机制。该发现为PEN-2相关神经系统疾病的胶质失调提供了新的治疗靶点。

　　

在大脑这个精密的"宇宙"中，胶质细胞如同默默支撑的"暗物质"，占据着半壁江山。然而在阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病中，星形胶质细胞的异常增生如同失控的"星云膨胀"，长期困扰着科学家们。更令人困惑的是，作为γ-分泌酶关键组分的Pen-2（Presenilin enhancer 2）在这些疾病中频频"现身"，却始终戴着神秘面纱。南京大学医学院附属鼓楼医院的研究团队在《Stem Cell Reports》发表的最新研究，犹如一架高倍望远镜，首次清晰捕捉到Pen-2调控胶质细胞稳态的完整分子图谱。

研究人员运用条件性基因敲除技术构建了Olig1-Cre介导的Pen-2和Ncstn敲除小鼠模型，通过免疫荧光染色、Western blotting等分子生物学技术分析胶质细胞变化。借助RNA测序（RNA-seq）筛选关键差异基因，结合染色质免疫沉淀（ChIP）和荧光素酶报告基因验证转录调控机制，并利用BrdU标记和shRNA干扰进行功能挽救实验。研究队列包括胚胎期E16.5至6月龄的多时间点样本。

【RESULTS】

Oligodendrocytic Pen-2 regulates OPC and astrocyte populations through a γ-secretase-dependent pathway

通过比较Pen-2与Ncstn条件敲除小鼠，发现两者均导致少突胶质前体细胞（OPC）标志物PDGFRα⁺和星形胶质细胞标志物GFAP⁺细胞显著增加，证实γ-分泌酶活性是维持胶质稳态的关键。值得注意的是，微血管周细胞等其他神经细胞类型未受影响。

Stat3 mediates the expansion of astrocytes, but not OPCs, in Pen-2 cKO mice

构建Pen-2/Stat3双敲除小鼠揭示：STAT3缺失可完全逆转星形胶质细胞增生，但对OPC扩增无影响。谱系追踪实验显示tdTomato⁺/GFAP⁺转分化细胞数恢复正常，证实STAT3特异性介导OPC-星形胶质细胞转分化。

Mechanistic analysis to search for targets mediating Pen-2-dependent OPC self-renewal

发育时序分析发现OPC扩增始于胚胎期E18.5，BrdU标记显示Pen-2缺失使OPC自我更新能力增强2.3倍。RNA-seq筛选出ASCL1（Achaete-scute family bHLH transcription factor 1）等关键调控因子，qPCR验证其mRNA水平显著上调。

ASCL1 mediates the enhanced self-renewal of Pen-2-deficient OPCs

ChIP-seq重分析锁定HES1在Ascl1启动子的结合域（+134至+500bp），荧光素酶实验证实HES1剂量依赖性抑制Ascl1启动子活性。在Pen-2 cKO小鼠中过表达NICD（Notch intracellular domain）可下调ASCL1水平，而Ascl1-shRNA转染使异常增殖的OPC恢复正常。

【结论与讨论】

这项研究首次绘制出Pen-2调控胶质稳态的双通路机制：在γ-分泌酶依赖模式下，通过HES1抑制ASCL1转录从而限制OPC自我更新；同时通过STAT3通路阻断OPC向星形胶质细胞的转分化。这一发现不仅解释了PSENEN突变相关神经系统疾病中胶质异常的分子基础，更揭示了γ-分泌酶在神经发育中的新功能——如同"细胞命运开关"，通过协调Notch和STAT3两条信号通路，精确调控胶质亚群平衡。

特别值得注意的是，研究团队创新性地采用Ncstn敲除作为γ-分泌酶活性的特异性对照，有效区分了Pen-2的酶依赖与非酶功能。而将发育生物学时序分析与单细胞水平的功能验证相结合，如同为动态过程按下"暂停键"，清晰捕捉到E18.5这个关键的"命运决定窗口期"。这些发现为靶向胶质异常的疾病治疗提供了新思路：针对不同病理阶段，可选择性地干预ASCL1介导的增殖或STAT3依赖的转分化通路。未来研究可进一步探索γ-分泌酶底物（如Notch受体）在此过程中的特异性贡献，以及胆固醇代谢异常（研究中发现的次要表型）与胶质失调的因果关系。