脑组织成分诱导的人源小胶质细胞状态
小胶质细胞参与脑内物质清除、免疫反应及神经退行性疾病过程。2023 年发表于 Nature Immunology 的研究，考察了人源干细胞衍生小胶质细胞接触不同脑组织成分后，能否形成在人脑中观察到的多种转录状态。
研究使用突触相关组分、髓鞘碎片、凋亡神经元和合成淀粉样蛋白纤维作为不同情境，结合单细胞 RNA 测序分析细胞群。起始实验采用人胚胎干细胞衍生模型，随后又在多个人源 iPSC 系中验证关键状态。
同一刺激下出现多种细胞状态
起始实验获得 56,454 个单细胞转录组，并在不同条件合并后识别出 11 个细胞簇。各簇可对应稳态、抗原呈递、干扰素反应、增殖以及疾病相关小胶质细胞状态。某些功能状态又包含多个细胞簇。
所有脑组织组分均引起吞噬相关反应，细胞却没有统一进入同一种状态。稳态簇在各处理条件下均减少；两个 DAM 样簇的响应不同，其中一个可由淀粉样蛋白纤维以外的多种组分诱导，另一个在凋亡神经元条件下显著增加，在淀粉样蛋白条件下的增加未达到统计显著。
原位杂交与免疫染色进一步验证了 APOE、GPNMB、ABCA1 等状态相关标志在不同处理条件下的变化。
与人脑数据比较细胞状态
研究将体外转录组与来自 51 人的 54,475 个小胶质细胞核转录组整合，得到 8 个共同细胞簇。每个簇均包含人脑和体外模型来源的细胞，多数簇中两类来源的比例接近。基因集分析也显示，多种体外状态与人脑活检或尸检数据中的状态有重叠。
增殖相关细胞簇主要由体外模型细胞构成；另一个以人脑细胞为主的小簇，则表达较高的干扰素相关基因。这两类簇的来源比例与其他簇不同。
疾病相关小胶质细胞（disease-associated microglia，DAM）是比较重点之一。体外 DAM 样细胞与人脑相关状态共享 APOE、GPNMB、LPL 和 ABCA1 等基因特征。
研究还比较了阿尔茨海默病模型小鼠及其中移植的人源小胶质细胞数据，观察到 DAM 样状态和基因特征重叠。在凋亡神经元条件下，拟时序分析将细胞排列为过渡簇及两个 DAM 样簇组成的连续轨迹。
TREM2 依赖性与 MITF 调控线索
缺少 TREM2 的细胞中，凋亡神经元或髓鞘碎片引起的 GPNMB、APOE 和 ABCA1 增强消失，同遗传背景对照仍保留反应。抑制吞噬后，GPNMB 也未被诱导；大肠杆菌刺激未引起同样变化，提示这一标志的诱导与脑组织成分及吞噬过程有关。
染色质可及性分析与单细胞基因调控网络共同提出 16 个 DAM 状态的候选调控因素，包括 MITF。MITF 的 mRNA 水平在两个 DAM 样簇中较高，并随疾病相关状态轨迹增强；作者据此进一步检验其功能。
提高 MITF 表达后，细胞中有 38 个上调基因与 DAM 样簇的上调基因重叠，包括 GPNMB 和 LPL；相关通路涉及细胞因子信号与胆固醇代谢。功能测量显示，对凋亡神经元的吞噬增加。作者将 MITF 视为部分 DAM 基因特征及吞噬状态的调控因素。
用于功能验证的基因干预本身也伴随干扰素相关基因升高及增殖细胞比例下降。原文报告这些背景变化，并将 MITF 作用与相应干预对照进行比较。
3 个 iPSC 系中的状态复现
研究在来自健康个体的 3 个独立 iPSC 系中获得 41,655 个细胞转录组；这些细胞均为 APOE 3/3，且没有 TREM2 突变。它们与起始模型整合后呈现相似的多种状态，凋亡神经元处理后 DAM 样细胞比例增加。该验证覆盖的是这些健康遗传背景。
作者指出，本次单细胞分析呈现的是刺激后某个时间点的状态分布，状态转换的完整动力学与可塑性仍待研究。体外 DAM 与人脑 DAM 共享部分表达特征，也存在差异；基础稳态的体外重现尤其需要改进。
这套细胞资源还包含干扰素反应、增殖和抗原呈递等状态。作者提出结合后续纵向成像及神经元、星形胶质细胞共培养，研究状态变化和细胞之间的免疫作用；这些工作属于后续验证方向。