3 类人源细胞组装成脊髓微组织

运动神经元损伤与周围胶质细胞的炎症反应相互联系。美国牵头团队在 Stem Cell Reports 报道一种脊髓微组织体系,用肌萎缩侧索硬化(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)患者细胞筛选既有药物,再分别验证炎症指标与神经元存活。

研究纳入 2 名携带 C9orf72 重复扩增的 ALS 患者来源细胞、2 个年龄和性别匹配的健康背景,以及 2 个纠正重复扩增的同遗传背景克隆。各类细胞从诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)分化获得。

每个微组织由 4,500 个运动神经元、1,500 个星形胶质细胞和 1,500 个小胶质细胞组成,总数 7,500 个。解离后的细胞按 3∶1∶1 比例在低吸附 V 形 96 孔板中重新聚集。

组织形成后可分别识别运动神经元和两类胶质细胞。患者背景的微组织释放更多白细胞介素 6 与白细胞介素 8(interleukin-6/8,IL-6/IL-8),纠正背景和健康背景则提供相应对照。

190 种药物初筛,以炎症因子选择候选

团队使用包含 190 种 FDA 已批准药物的文库,每种药物按 5 μM 处理 72 小时。初筛同时比较三类细胞微组织和仅由小胶质细胞组成的球状体,随后测培养上清的 IL-6 与 IL-8。

每种候选药物初筛使用单孔,阳性、阴性与溶剂对照各设 3 个重复。组织直径用于观察明显的组织损伤;降低炎症因子的候选再进入后续独立验证。

两种体系产生的候选清单不同:微组织中,24 种药物降低 IL-8,23 种降低 IL-6;小胶质细胞球状体中,对应数量为 45 和 66。不同指标的清单存在重叠。

替米沙坦在初筛中使 IL-8 降低约 65%,IL-6 降低约 50%。团队还选用缬沙坦和阿齐沙坦进行复测,在 2 个患者细胞系、独立分化及重复孔中确认反应。

替米沙坦的抗炎作用随细胞背景改变

替米沙坦在患者脊髓微组织中降低 IL-6 与 IL-8,在健康及纠正背景中没有同样显著的降低。扩展的细胞因子分析中,除 TNF-α 外,多数其他指标未显示显著变化。

这些结果把药物反应与患者细胞背景联系起来。作者仍把其作用途径视为后续研究问题:本研究没有直接证明血管紧张素Ⅱ受体介导了观察到的神经保护。

二维培养直接跟踪运动神经元存活

为了连续记录细胞数量,团队另用带荧光标记的野生型人胚胎干细胞分化的运动神经元,与患者或对照来源胶质细胞共培养。这一验证中的运动神经元来源与三维患者微组织不同。

体系分别设置运动神经元单独培养、与小胶质细胞共培养,以及加入星形胶质细胞的三类细胞培养。替米沙坦仍为 5 μM,每 4 小时成像一次,连续观察 14 天。

药物提高患者小胶质细胞参与条件下的运动神经元存活,也改善患者三类细胞培养中的存活。运动神经元单独培养、对照小胶质细胞参与或对照三类细胞培养中,药物均未显示显著效果。

第 14 天的上清分析同时显示,患者共培养与三类细胞培养中的 IL-6、IL-8 降低,水平接近对照。活细胞成像与炎症检测在同一培养阶段相互补充。

替米沙坦在二维共培养及三类细胞培养中的运动神经元计数和炎症因子比较。

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替米沙坦在二维共培养及三类细胞培养中的运动神经元计数和炎症因子比较。(Sonustun B et al. / Stem Cell Reports, 2025, fig4;CC BY 4.0;NLM/PMC)

三维组织以细胞比例补充验证

团队回到三维微组织,在形成后第 5、7、14 天进行整体染色,分别统计 ISL-1 阳性运动神经元、IBA-1 阳性小胶质细胞与 GFAP 阳性星形胶质细胞。

第 14 天,患者微组织的运动神经元比例低于对照;替米沙坦处理显著提高这一比例。较早阶段的增加较小,健康背景中的比例未随药物显著变化。

作者指出,研究集中于 2 个 C9orf72 背景,候选复测主要覆盖沙坦类药物;未单独建立星形胶质细胞与运动神经元的两类细胞比较。模型组成和观察时间因此是后续扩展的重要条件。

来源与延伸阅读

  1. Telmisartan is neuroprotective in a hiPSC-derived spinal microtissue model for C9orf72 ALS via inhibition of neuroinflammation. Stem Cell Reports (2025). ↗

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