《Movement Disorders》：TGF-β Inhibition Attenuates Tau Accumulation and Neurodegeneration in Progressive Supranuclear Palsy Patient-Derived Organoids
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背景：进行性核上性麻痹（progressive supranuclear palsy, PSP）是一种破坏性的4重复tau蛋白病（4-repeat tauopathy），目前尚无获批的疾病修饰疗法。近期证据显示，PSP患者来源的腹侧中脑类器官（ventral
背景：进行性核上性麻痹（progressive supranuclear palsy, PSP）是一种破坏性的4重复tau蛋白病（4-repeat tauopathy），目前尚无获批的疾病修饰疗法。近期证据显示，PSP患者来源的腹侧中脑类器官（ventral midbrain organoids, vMOs）及血清神经元源性外泌体中转化生长因子-β（transforming growth factor-β, TGF-β）水平升高。
目的：本研究探讨TGF-β药理学抑制能否减轻vMOs中的PSP病理改变。
方法：研究人员利用来自两名PSP-Richardson综合征（PSP-Richardson's syndrome, PSP-RS）患者和两名健康对照供体（healthy control donors, HCs）的诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPSCs）生成96个vMOs。从第60天至第90天，PSP类器官分别接受：（1）TGF-β受体I抑制剂（SB431542）处理；（2）重组TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3处理；或（3）不处理。第90天时，通过免疫印迹评估多种tau蛋白形式；通过TUNEL检测和免疫荧光（酪氨酸羟化酶[tyrosine hydroxylase, TH]、神经丝轻链[neurofilament light chain, NfL]）评估神经退行性变；通过免疫荧光评估星形胶质细胞活化（胶质纤维酸性蛋白[glial fibrillary acidic protein, GFAP]）标志物；通过免疫组织化学评估组织病理学特征。另设HC来源类器官亚组接受上述处理条件以评估潜在毒性。
结果：第90天时，未处理的PSP来源vMOs与HC来源vMOs相比，表现出磷酸化tau蛋白水平升高（Ser396、Thr181、Ser202/Ser205 [AT8]）、多巴胺能神经元丢失（TH减少、NfL增加）及星形胶质细胞反应性增强（GFAP增加），并伴有PSP特征性tau蛋白沉积。经TGF-β受体I抑制剂处理的PSP来源vMOs中，tau蛋白过度磷酸化、神经退行性变和星形胶质细胞反应性均显著减轻。相反，暴露于TGF-β则加剧上述特征。HC vMOs暴露于处理条件后未观察到毒性效应。
结论：TGF-β信号通路的药理学抑制阻止了患者来源类器官中PSP关键分子改变。这些发现支持进一步研究，并为未来在PSP患者中开展TGF-β靶向策略的临床试验铺平道路。? 2026 The Author(s).《Movement Disorders》由Wiley Periodicals LLC代表国际帕金森与运动障碍学会出版。
论文解读：TGF-β信号抑制在PSP患者来源类器官中的治疗潜力
一、研究背景与科学问题
进行性核上性麻痹-Richardson综合征（PSP-RS）是一种快速进展的神经退行性疾病，其核心病理特征为过度磷酸化的tau蛋白在神经元和胶质细胞中异常蓄积，主要累及中脑和基底节结构，表现为神经原纤维缠结、少突胶质细胞螺旋小体和簇状星形胶质细胞。近年来，多项针对tau蛋白直接靶向的疾病修饰疗法临床试验均未显示出明确的药物疗效，这使得开发新的有效治疗策略成为亟待解决的临床需求。
既往研究已证实，PSP患者来源的腹侧中脑类器官（vMOs）能够较好地重现该疾病的关键分子和组织学特征，为药物筛选提供了可靠的体外模型。在此模型中，研究人员发现PSP来源vMOs中转化生长因子-β1（TGF-β1）水平较健康对照升高，且这一发现在PSP患者血清神经元源性细胞外囊泡中同样得到验证，提示TGF-β1可能在PSP病理过程中发挥潜在有害作用。从病理生理机制角度，TGF-β信号通路涉及多种可磷酸化tau蛋白的激酶，包括p38、c-Jun N末端激酶（JNK）以及糖原合成酶激酶-3β（GSK3β），后者已被证实与包括PSP在内的tau蛋白病中tau蛋白过度磷酸化密切相关。然而，TGF-β信号通路在PSP发病机制中的确切作用及其作为治疗靶点的潜力尚未得到系统研究。基于上述背景，本研究旨在利用三维体外模型，探讨TGF-β信号通路的药理学阻断能否减轻PSP-RS患者来源vMOs中的关键病理改变，包括tau蛋白蓄积、神经退行性变和星形胶质细胞反应性，从而为未来PSP患者的临床试验奠定基础。
二、研究设计与主要技术方法
研究人员从两名PSP-RS患者（62岁男性、77岁女性）和两名年龄性别匹配的健康对照供体（64岁男性、76岁女性）的外周血淋巴细胞中，利用仙台病毒重编程技术建立诱导多能干细胞（iPSCs）系。共生成96个vMOs，其中PSP-RS患者来源62个（每例患者31个生物学重复），HC来源34个（每例17个）。从第60天起，54个PSP-RS vMOs被随机分配至三种实验条件：选择性TGF-β受体I抑制剂SB431542处理组（10μM）、重组TGF-β1/β2/β3补充组（各7ng/mL，总浓度21ng/mL）以及未处理疾病对照组，处理持续至第90天。同时，18个未处理HC vMOs作为PSP类器官的对照，另有8个HC vMOs分别暴露于TGF-β或SB431542以评估处理条件的潜在毒性。第90天时，通过免疫印迹检测总tau、4R-tau及多个磷酸化tau表位（Ser396、Thr181、Ser202/Ser205 [AT8]）；通过免疫荧光检测酪氨酸羟化酶（TH）、神经丝轻链（NfL）和胶质纤维酸性蛋白（GFAP）评估神经元完整性和星形胶质细胞反应性；通过TUNEL检测评估细胞凋亡；通过免疫组织化学检测AT8阳性包涵体及其与GFAP的共定位。所有图像采集和定量分析均由对供体诊断和实验条件设盲的研究人员完成。
三、研究结果
TGF-β通路抑制减少PSP-RS vMOs中的tau蛋白过度磷酸化
与HC来源vMOs相比，未处理的PSP-RS类器官在Ser396、Ser202/Ser205（AT8）和Thr181位点的磷酸化tau蛋白水平显著升高。补充重组TGF-β异构体进一步增加了所有磷酸化tau蛋白水平，表明疾病表型加重。相反，SB431542处理显著降低了磷酸化tau蛋白水平，显示出保护效应。与之一致的是，SB431542处理还伴随GSK3β水平降低，进一步支持TGF-β信号与tau蛋白过度磷酸化之间的机制联系。4R-tau异构体在未处理PSP-RS中较HC呈升高趋势，并在各实验条件下遵循与磷酸化tau相同的趋势，SB431542处理组水平最低。总tau水平在各条件下保持不变，表明观察到的效应特异于磷酸化tau形式而非整体tau蛋白表达。
TGF-β抑制减轻多巴胺能神经元丢失并阻止星形胶质细胞反应性
未处理的PSP-RS vMOs表现出TH阳性神经元显著减少（以平均荧光强度、TH阳性面积百分比和神经元密度定量）、NfL水平升高以及TH阳性细胞凋亡百分比增加，确认存在明显的神经退行性变。此外，PSP-RS vMOs显示星形胶质细胞反应性增强。补充重组TGF-β与NfL、凋亡（TUNEL）和GFAP水平进一步升高相关，表明神经元损伤和星形胶质增生加重。相反，SB431542处理部分保留了神经元完整性（TH表达、NfL和TUNEL水平）并完全阻止了星形胶质增生，显示出保护效应。值得注意的是，暴露于TGF-β或SB431542的HC类器官在成熟度（TH、MAP2、NfL和GFAP）和凋亡方面与未处理HC vMOs无差异，证明所研究的处理条件对类器官无毒性作用。
TGF-β抑制减弱PSP-RS的组织病理学特征
免疫组织化学分析显示，未处理的PSP-RS vMOs中存在丰富的AT8阳性包涵体，这些蓄积在HC来源类器官中未见，在SB431542处理的PSP来源vMOs中显著减弱，而在暴露于重组TGF-β的PSP vMOs中则含量丰富。DAB染色强度定量证实了TGF-β受体I抑制的显著保护效应。双重标记免疫荧光分析确认了PSP vMOs中AT8信号与GFAP阳性星形胶质细胞结构的共定位。总体而言，这些发现表明TGF-β受体I的药理学抑制阻止了该类器官模型中的tau蛋白蓄积。
四、讨论与结论
本研究首次提供了TGF-β信号抑制在PSP-RS患者来源中脑类器官模型中阻止PSP病理改变的实验证据。研究结果表明，TGF-β信号可能促进PSP-RS中的tau病理、轴突损伤和胶质细胞活化，而该通路的药理学抑制则保护多巴胺能神经元完整性并限制星形胶质细胞反应性。这一发现的重要性在于，既往针对tau蛋白直接降低的临床试验均未显示延缓疾病临床进展的疗效，而本研究观察到TGF-β抑制不仅减少了多种病理tau异构体的蓄积，还同时减轻了神经退行性变和星形胶质增生，提示靶向上游信号通路而非直接靶向tau蛋白可能是一种更有效的策略。此外，已有TGF-β抑制剂（如fresolimumab，一种人源化单克隆抗体）在肿瘤和纤维化疾病的临床试验中显示出可接受的安全性特征，这可能加速向PSP患者临床试验的转化。
研究局限性包括：类器官培养观察期仅至第90天，可能不足以完全检测4R-tau病理；供体细胞系数量有限（两例PSP-RS和两例对照），结果需在更多供体系列中验证；分化早期阶段已使用SB431542进行神经诱导，模型可能部分适应了TGF-β抑制；SB431542虽被认为是选择性TGF-β受体I抑制剂，但难以排除对其他细胞通路的广泛影响；未进行全面的转录组和蛋白质组分析；类器官模型无法完全复制人脑的复杂性。
综上所述，本研究为TGF-β信号作为PSP潜在治疗靶点提供了强有力的理论依据，而已在临床研究中应用的TGF-β抑制剂可能加速向临床测试的转化，为这一毁灭性tau蛋白病的治疗带来新希望。
