20 条人源细胞系比较，区分 APOE4 与阿尔茨海默病状态的类器官表型

把疾病状态和 APOE 基因型分成 4 组

阿尔茨海默病的人源模型常同时包含疾病状态和遗传背景差异，因而需要分组检查每项表型。美国梅奥诊所（Mayo Clinic）与亚利桑那州立大学（Arizona State University）团队在 Nature Communications 报道，使用 20 条人诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）系形成脑类器官，比较 APOE 与疾病状态的作用。

细胞系来自认知正常个体或阿尔茨海默病患者，每类再分为 APOE ε3/ε3 与 ε4/ε4，4 组各 5 条细胞系。研究同步分化这些细胞系，在第 4、8 和 12 周观察，并在统计分析中纳入性别、取样年龄及细胞系来源等变量。

神经元、星形胶质细胞与观察时间共同定义模型

第 4 周，类器官呈现背侧前脑样特征，神经祖细胞和新生神经元分布于不同区域，并已出现深层皮质神经元标志。到第 12 周，浅层皮质标志出现，星形胶质细胞数量增加并分布到神经元层。两批独立分化中，GFAP 与 Tuj1 的第 12 周水平没有显著差别。

疾病组的变化具有时间差异。第 4 周，部分成熟神经元标志和突触蛋白已较高；第 12 周则出现更多凋亡及较低的突触蛋白。因而相同指标在早期与较晚阶段的含义需要结合观察时间判断。

凋亡、突触蛋白和 Aβ 对分组因素的反应不同

第 12 周，患者来源且携带 APOE ε4/ε4 的类器官中，裂解型 caspase-3 信号及其相对于总 caspase-3 的比例较高，统计分析支持 APOE4 与疾病状态的交互作用。为了减少中心坏死的影响，染色定量针对表层神经元区域。

突触前蛋白 synaptophysin 和突触后蛋白 PSD95 在患者来源类器官中下降，两者都没有显著的 APOE4 主效应。不过，synaptophysin 的疾病状态与基因型交互项达到统计显著，PSD95 的交互项未达到显著。因此，主效应与交互效应也需要按具体蛋白分别报告。

可溶性 β 淀粉样蛋白（amyloid-β，Aβ）的 Aβ40、Aβ42 及 Aβ42/Aβ40 比值在第 12 周的患者组升高，这些变化不依赖 APOE4。研究在该时点未检出不溶性 Aβ，也未通过染色检测到淀粉样斑块。作者认为，散发性病例模型可能需要更长培养，才能研究这类沉积。

APOE 与疾病状态对 tau、应激颗粒的影响不同

AT8 抗体检测和酶联免疫吸附试验（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）结果显示，APOE4 与疾病状态都分别关联于第 12 周较高的磷酸化 tau，二者没有显著交互效应。另一种 PHF1 抗体检测中，疾病状态仍有统计关联，APOE4 主效应未达显著。apoE 与磷酸化 tau 水平相关，但 apoE 与 Aβ 未呈现明确相关，提示这些蛋白变化可能涉及不同路径。

转录分析发现，疾病状态相关基因集中于核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）代谢等过程。模型中的 G3BP 应激颗粒标志增加，尤其见于 APOE4 患者组；相关统计支持疾病与基因型的交互。内体标志 EEA1 和溶酶体标志 LAMP1 则未出现显著变化。

同基因背景比较缩小遗传差异，模型仍有组成限制

团队另以一条患者来源 APOE ε4/ε4 亲本系，与转换为 ε3/ε3 的同基因背景系比较。第 12 周，两者大小相近，配对的 ε3/ε3 模型中凋亡、Aβ40/42、磷酸化 tau 及 G3BP 等指标下降，Aβ42/Aβ40 比值未明显改变。这项比较支持 APOE 相关病理途径的研究价值。

第 12 周后，类器官中心出现坏死样变化；同一细胞系的大小和生长速度也有差异。研究组间未能匹配性别，而以统计变量调整。作者提出继续纳入血管和免疫成分并改进标准化。