以患者皮肤细胞建立神经干/祖细胞模型
在进行性多发性硬化（progressive multiple sclerosis，PMS）患者的脑病灶中，已有研究发现衰老的神经祖细胞。英国剑桥大学（University of Cambridge）等团队建立神经干/祖细胞模型，比较患者与对照细胞的代谢、分泌物及药物响应。这项研究的预印本于 2024 年 1 月公布，正式论文于同年 10 月发表于 Cell Stem Cell。
研究包括 4 名 PMS 患者和 3 名未患该病的对照供者，供者年龄为 25–63 岁。团队将皮肤成纤维细胞直接转换为诱导神经干/祖细胞（induced neural stem/progenitor cells，iNSCs），以保留与供者年龄相关的特征。患者和对照细胞均表达神经干/祖细胞标记，患者细胞的衰老相关基因表达和 β-半乳糖苷酶信号更高。
团队用蛋白质组、代谢组和脂质组寻找组间差异，再以细胞能量代谢检测和稳定同位素示踪检查具体过程。这样既能看到哪些分子发生变化，也能追踪葡萄糖进入脂质合成的路径。
葡萄糖代谢增加与脂滴积累相伴
PMS 来源 iNSCs 的糖酵解、线粒体呼吸和 ATP 相关呼吸均高于对照。培养液中的葡萄糖减少、乳酸增加；标记葡萄糖的碳原子更多地进入脂肪酸和胆固醇合成。谷氨酰胺也参与三羧酸循环不同阶段的碳供应。
患者细胞中，胆固醇酯等脂质积累，细胞核周围可见更多脂滴。研究还发现分泌蛋白组成改变，其中包括与炎症、细胞外基质和细胞死亡有关的因子。作者将这些变化归入衰老相关分泌表型（senescence-associated secretory phenotype，SASP）。
多组学关联分析把脂质合成与分泌物变化联系起来，转录因子富集分析则提出若干胆固醇相关的调控候选。团队随后通过药物干预，检验改变胆固醇合成是否也会改变细胞分泌及其对神经元的影响。
辛伐他汀改变脂质与分泌物组成
团队选择辛伐他汀，抑制胆固醇合成的关键酶 3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶 A 还原酶（3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase，HMGCR）。处理 48 小时后，PMS 来源细胞的脂滴减少至接近对照水平，胆固醇酯下降，其他脂质类别及脂肪酸链的组成也发生变化。
分泌蛋白检测显示，辛伐他汀部分校正了 PMS 细胞原有的分泌差异，同时引入新的分泌变化。与细胞因子反应有关的 SASP 因子降低，与氧化还原和细胞分化有关的因子增加。多组学因子分析进一步区分了与疾病状态和药物处理相关的变化。
处理 48 小时后，衰老相关基因表达、β-半乳糖苷酶信号及线粒体能量代谢指标未显著改变。分泌物组成发生改变时，细胞原有的衰老与高代谢特征仍然存在。
用分泌物检测药物干预后的神经保护效果
为检测分泌物的作用，团队把人 SH-SY5Y 神经母细胞瘤系分化为神经元样细胞，再加入不同 iNSCs 产生的条件培养液，观察 72 小时。相较于对照来源培养液，PMS 细胞分泌物使神经突缩短，裂解型 caspase-3 信号升高，显示凋亡相关变化。
药物组先以 10 μM 辛伐他汀处理 iNSCs 48 小时，去除含药培养液后，再收集 24 小时内形成的新条件培养液。用这种培养液处理神经元样细胞，神经突长度得到保留，凋亡相关信号也低于未经药物处理的 PMS 组。
研究另外检验了分泌蛋白候选 EphA4。单独阻断 EphA4 未能恢复神经突长度或降低凋亡，作者据此认为，神经毒性涉及分泌物中多种因子的共同作用。
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供者背景和神经元样细胞模型的适用范围
本次主要比较 3 个对照细胞系和 4 个患者细胞系，每系至少开展 3 个重复。供者遗传背景和年龄存在差异，研究没有同基因背景的配对对照。作者通过检测起始成纤维细胞等方式检查部分差异，但供者人数较少，较轻微的疾病相关变化可能难以识别。
神经毒性实验采用条件培养液与分化的 SH-SY5Y 细胞，重点检验细胞分泌作用。研究尚未比较患者神经干/祖细胞与其他细胞直接接触时的变化。作者提出，后续可在含多种脑细胞的二维或三维培养中，继续检验脂质代谢干预与神经保护之间的关系。