《Stem Cell Reports》：C9orf72-associated and sporadic FTD patient iPSC-microglia show differences in phagocytosis and gene expression
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C9orf72六核苷酸重复扩增（C9-HRE）是肌萎缩侧索硬化症（ALS）与额颞叶痴呆（FTD）的主要遗传致病因素之一。然而约半数FTD患者为无明确遗传背景的散发病例。为比较不同FTD亚型小胶质细胞特征，研究人员从散发性与携带C9-HRE的行为变异型FTD（b
C9orf72六核苷酸重复扩增（C9-HRE）是肌萎缩侧索硬化症（ALS）与额颞叶痴呆（FTD）的主要遗传致病因素之一。然而约半数FTD患者为无明确遗传背景的散发病例。为比较不同FTD亚型小胶质细胞特征，研究人员从散发性与携带C9-HRE的行为变异型FTD（bvFTD）患者及健康对照中生成诱导多能干细胞来源小胶质细胞（iPSC-derived microglia, iMG）。C9-HRE iMG表现出C9-HRE相关的RNA foci与二肽重复蛋白（dipeptide repeat proteins, DPR）。所有bvFTD iMG较对照iMG均呈现更少的LAMP2-A阳性囊泡。此外，C9-HRE iMG在bafilomycin A1处理后LC3BII/I转换显著增加，且吞噬活性改变。C9-HRE iMG基因表达谱与对照iMG仅轻度差异，但与散发性bvFTD患者iMG差异显著。研究人员数据首次揭示C9-HRE与散发性bvFTD iMG之间吞噬及自噬体/溶酶体通路与基因表达谱的改变。
研究背景：额颞叶痴呆（FTD）与肌萎缩侧索硬化症（ALS）同属神经退行性疾病谱，C9orf72六核苷酸重复扩增（C9-HRE）为两者主要遗传病因，但近半FTD为散发性无明确遗传背景。小胶质细胞在脑发育、稳态及神经退行病中发挥关键作用，且C9orf72于小胶质细胞表达。既往较少有研究在单细胞水平比较C9-HRE相关与散发性bvFTD患者来源小胶质细胞功能与转录组差异，本研究据此开展。
该研究由研究人员发表于《Stem Cell Reports》，旨在表征FTD患者小胶质细胞病理与功能表型。研究人员首次从健康对照、携带C9-HRE的bvFTD患者及散发性bvFTD患者皮肤成纤维细胞重编程获得iPSC，并分化为iMG，结合形态、蛋白、转录组、吞噬动力学及自噬药理学阻断实验，证明C9-HRE iMG重现RNA foci与DPR蛋白，所有bvFTD iMG呈现溶酶体LAMP2-A囊泡减少、C9-HRE iMG自噬流异常及吞噬改变，且C9-HRE与散发性bvFTD iMG转录组差异大于其与对照差异。研究为区分遗传性与散发性FTD免疫表型提供新依据。
主要关键技术方法：研究人员采用健康对照3例、C9-HRE阳性bvFTD患者3例、散发性bvFTD患者3例的临床样本队列，重编程为iPSC后定向分化为iMG；通过RNA测序（RNA-seq）进行全局转录组聚类与差异表达分析；利用免疫荧光（IF）与原位杂交检测小胶质标记、C9orf72蛋白、TDP-43、RNA foci、LAMP2-A及p62囊泡；以Western blot定量C9orf72、TDP-43、LC3B、p62、LAMP2-A；用bafilomycin A1阻断自噬溶酶体融合以评估LC3BII/I转换；以pHrodo偶联zymosan微粒实时成像定量吞噬面积与强度，并在血清饥饿条件下重复验证。
研究结果：
iMG of C9-HRE bvFTD patients show typical C9-HRE-related pathological hallmarks：研究人员确认iMG高表达IBA1及小胶质谱系标记，RNA-seq与已发表人原代小胶质细胞数据集聚为一类；C9-HRE iMG检出反义（约25%细胞）与有义（6%–7%）RNA foci及poly-GP DPR蛋白，但未见C9orf72单倍剂量不足（haploinsufficiency），即C9orf72 mRNA与蛋白水平同对照无差。
iMG of bvFTD patients do not display TDP-43 pathology：三组iMG的TARDBP表达、全长TDP-43蛋白量、Ser409/410磷酸化、C端碎片（<43 kDa）及胞质/核比值均无组间差异，表明体外bvFTD iMG不自发形成TDP-43病理。
iMG of bvFTD patients show changes in autophagosomal-lysosomal pathways：基础状态下LC3BI/I转换、SQSTM1、MAP1LC3B、LAMP2 mRNA无差；但C9-HRE iMG经bafilomycin A1后LC3BII/I转换显著升高，提示自噬体累积或清除异常。IF显示所有bvFTD iMG的LAMP2-A阳性囊泡数目少于对照，散发性bvFTD者囊泡更小且信号更弱，p62囊泡无组间差。
iMG of bvFTD patients show altered phagocytosis：pHrodo-zymosan实验示C9-HRE iMG摄取面积与荧光强度高于对照与散发性bvFTD；血清饥饿增强各组摄取面积，散发性bvFTD强度亦升高，C9-HRE组仍最高，说明bvFTD iMG在基础及自噬诱导下吞噬均异常，C9-HRE驱动更显著。
讨论与结论翻译：研究人员讨论指出，C9-HRE iMG重现RNA毒性与DPR但非haploinsufficiency或TDP-43病理，提示小胶质细胞内C9-HRE增益毒性（gain-of-toxicity）为主；bvFTD共有表型为LAMP2-A溶酶体改变，C9-HRE特有表型为自噬流阻滞与吞噬增强。转录组上C9-HRE iMG近于对照而远于散发性bvFTD iMG，后者富集RNA/蛋白/线粒体代谢差异，前者富集急性炎症应答。结论为：研究首次证明C9-HRE与散发性bvFTD iMG在吞噬、自噬体-溶酶体通路及基因表达上存在可区分的细胞自主性差异，为FTD亚型机制与免疫靶点区分提供依据。
