《Tissue and Cell》：Developing a Neuronal Differentiation Score for Quantitative Assessment of Glutamatergic Differentiation in Human Neuroblastoma Cells
编辑推荐：
•通过改变血清浓度、基质衍生生长因子含量、诱导持续时间及基础培养基成分，系统优化了人神经母细胞瘤细胞的谷氨酸能神经元分化，得出了改进的分化方案。•通过主成分分析整合形态学和分子特征，开发了神经元分化评分（NDS），能够实现神经元分化的可靠定量评估。•建立了基于 NDS 的分级
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通过改变血清浓度、基质衍生生长因子含量、诱导持续时间及基础培养基成分，系统优化了人神经母细胞瘤细胞的谷氨酸能神经元分化，得出了改进的分化方案。
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通过主成分分析整合形态学和分子特征，开发了神经元分化评分（NDS），能够实现神经元分化的可靠定量评估。
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建立了基于 NDS 的分级框架，用于对神经元分化进行客观、可转移的评分，其中 NDS > ?0.0967 定义为高级别成熟。
引言
神经元是中枢神经系统中处理和传递信号的关键细胞，从而维持认知功能 (Lyu et al., 2021, Liu et al., 2020)。神经元结构和功能的损害会导致神经认知障碍和神经退行性疾病，包括围手术期神经认知障碍 (PND)、阿尔茨海默病和帕金森病，导致老年人生活质量下降和死亡率增加 (Zhao et al., 2025, Arnsten et al., 2023)。因此，迫切需要可靠的神经元模型来研究神经元生理和病理，并识别神经元疾病的新治疗靶点。然而，目前的大多数研究依赖于动物研究 (Suo et al., 2025) 或诱导多能干细胞 (iPSC) 衍生的神经元 (Allison et al., 2024)，这些方法成本高、耗时长且技术复杂。因此，开发一种创新且便捷的研究神经元和神经元疾病的模型仍然非常理想。
源自人神经母细胞瘤的 SH-SY5Y 细胞最近已成为广泛用于神经元分化和下游实验的体外模型 (Zhong et al., 2026)，能够在不同诱导条件下分化为不同的神经元表型 (D'aloia et al., 2024)。以往研究表明，维甲酸 (RA) 处理、补充神经营养因子和血清水平可以调节 SH-SY5Y 的分化 (Semenza et al., 2021, Jang et al., 2026)。然而，细胞外基质中的生长因子、诱导时间和基础培养基对 SH-SY5Y 分化效率的影响尚未以整合和定量的方式系统评估。此外，以往研究主要诱导 SH-SY5Y 细胞分化为多巴胺能神经元，而不是谷氨酸能神经元，后者对维持海马认知功能很重要 (Huang et al., 2023, Wu et al., 2024)。尽管最近一项研究报告了 SH-SY5Y 细胞的谷氨酸能分化，但其强调了依赖专用培养平台的 3D 微阵列形成 (Nguyen et al., 2024)。因此，本研究旨在标准 2D 条件下从 SH-SY5Y 产生谷氨酸能神经元样细胞，并系统检查血清浓度、细胞外基质生长因子补充、诱导持续时间和基础培养基如何影响分化效率。
尽管 SH-SY5Y 细胞使用广泛，分化效率通常仍使用单一指标进行评估，如神经突长度或标志物表达 (Agarwal et al., 2025, Rontani et al., 2021)。然而，神经元形态成熟和分子标志物表达并不总是一致的 (Zhao and Van Praag, 2020)，依赖单一指标无法全面反映神经元分化或成熟状态。尽管降维和多变量方法已越来越多地应用于其他系统中建模复杂的细胞行为和分化轨迹 (Zage et al., 2023, Jazayeri and Ostojic, 2021)，但基于成像的神经元分化研究仍然缺乏实用的多维评分框架和分类分化及成熟状态的客观方法。因此，分化通常使用任意截止值进行分级，这限制了研究之间的可重复性和可比性。因此，建立标准化的可转移定量指标来评估神经元成熟度将有助于方案优化并提高实验一致性。
在本研究中，我们从两个方向解决了这些挑战。首先，我们通过测试血清浓度、基质生长因子含量、诱导持续时间和基础培养基成分，系统优化了 SH-SY5Y 细胞的谷氨酸能分化 (方案 1)。其次，我们开发了神经元分化评分 (NDS)，使用主成分分析整合结构和分子指标。基于该评分，我们建立了一个客观的分级系统来分类神经元成熟状态。通过将方案优化与定量建模相结合，本研究提供了生物学见解和实用的评估框架。这种方法支持谷氨酸能成熟的可靠评估，并为基于成像的神经元分化模型提供了标准化策略。
章节摘要
细胞培养
源自人神经母细胞瘤的 SH-SY5Y 细胞系购自 Haixing Biosciences。SH-SY5Y 细胞系的真实性通过短串联重复序列 (STR) 分析确认。从培养细胞获得的 STR 谱与参考数据库进行了比较，显示与参考 SH-SY5Y 谱完全匹配 (匹配分数 = 1.0)。支原体污染通过基于 PCR 的检测进行评估，所有测试样品在实验使用前均为阴性。细胞保持在
hiFBS 浓度影响 SH-SY5Y 细胞的形态和分子分化
为了确定 hiFBS 浓度对谷氨酸能神经元分化的影响，SH-SY5Y 细胞在分级血清条件下进行诱导 (图 1 A)。CCK-8 实验表明，细胞增殖随 hiFBS 浓度升高而增加，而减血清条件显著抑制增殖 (图 1B)，这与血清去除促进神经元分化的既定作用一致 (Skruber et al., 2020)。
明场成像显示更加均匀
讨论
可靠的体外神经元模型对于研究神经元生物学和神经系统疾病至关重要。因此，源自人神经母细胞瘤的 SH-SY5Y 细胞已被广泛采用作为实用的基于人类细胞的神经元分化平台 (Zhong et al., 2026)。然而，分化结果高度依赖于背景，并且通常使用零散的形态学或基于标志物的指标进行评估，限制了不同条件下客观评估。在本研究中，
CRediT 作者贡献声明
Ting Xiao: 验证，监督。Cheng Ni: 写作 - 审阅与编辑，资源，资金获取。Xiaokai Sui: 可视化。Hui Zheng: 监督。Enze Zhang: 调查。Wenjie Xu: 方法论。Lina Lin: 写作 - 初稿，调查，形式分析，数据整理，概念化。Wenlong Yan: 数据整理。
竞争利益声明
作者声明，他们没有已知的可能影响本论文报告工作的竞争经济利益或个人关系。
致谢
本工作受中国医学科学院医学科学创新基金 [2025-I2M-C&T-B-044]、国家癌症中心攀登基金 [NCC202422001] 和国家高水平医院临床研究资金 [编号：80102022519]、中国医学科学院非营利中央研究院基金 [编号：2023-JKCS-25]、国家自然科学基金 [编号：82171195 和 81771146] 以及北京市自然科学基金 [编号：7232131] 支持。
Lina Lin|Wenlong Yan|Enze Zhang|Wenjie Xu|Xiaokai Sui|Hui Zheng|Ting Xiao|Cheng Ni
