商品细胞与实验室模型需要逐项比较
商品化人源神经元便于扩大药物筛选,但同样的疾病变异是否总产生相同表型,仍需验证。美国华盛顿大学(University of Washington)等团队在 Frontiers in Cell and Developmental Biology 报道,比较了不同来源的肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)相关 TDP-43 变异神经元。
研究采用 Cellular Dynamics International(CDI)的商品化诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)来源神经元,其中包含 M337V、Q331K 杂合变异;另一组在 WTC11 背景中建立 Q331K 杂合模型,各自都有相应正常对照。
这些培养物包含运动神经元,也有脊髓中间神经元等细胞。WTC11 正常与变异组的 Islet1 阳性比例约为 32% 和 25%,差异未达显著;因此群体电活动需要结合实际细胞组成解释。
成簇活动下降,加权平均放电率却因来源不同而变化
膜片钳在 CDI 细胞复苏后第 21 天、WTC11 诱导后约第 45–50 天及第 90 天检查。WTC11 的 Q331K 组在第 50 天与正常组的重复放电能力接近,到第 90 天下降更明显。另设的微电极阵列记录采用 CDI 复苏后第 21 天和 WTC11 诱导后第 35 天的培养物。
微电极阵列(microelectrode array,MEA)比较显示,CDI 正常组的成簇放电约为每分钟 24.2 次,M337V 和 Q331K 组约为 12.6 次与 13.9 次;发生的成簇活动持续时间则更长。WTC11 变异组也出现成簇频率下降。
加权平均放电率呈现不同方向:CDI 变异组高于正常对照,WTC11 变异组则低于正常对照。作者把这一差别与两种正常组原本不同的活动水平联系起来,说明不同电指标不宜合并成统一的兴奋性结论。
线粒体检测有共同异常,也有实际测量限制
不同来源变异神经元均出现更多线粒体嵴异常,氧化应激相关荧光也增加。部分尺寸及圆度变化在不同来源的显著性不同,例如 WTC11 Q331K 组的圆度变化未达统计显著。
耗氧检测只在 WTC11 培养物完成,CDI 细胞未能在该检测过程中存活。WTC11 正常与变异组的基础耗氧率分别约为 143.5 和 87.6 pmol/min,图 6 对应 34 个与 22 个培养孔。
这组结果同时提供了可观察表型和方法适用范围。结构、氧化应激与耗氧分别测量,也需要保留一种来源无法完成某项检测的事实,后续筛药不能假设所有商品和自建模型都适合相同检测流程。

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STMN2 剪接和 CHCHD2 表达显示细胞系特异性
STMN2 隐匿外显子转录本在 WTC11 变异模型中出现,在所测 CDI 变异模型中没有检出;即便出现,这部分转录本也未使总 STMN2 mRNA 明显下降。相关电活动及线粒体异常仍可在两类来源出现。
CHCHD2 表达的方向更加鲜明:CDI 变异模型降低,WTC11 变异模型升高。作者讨论了培养与克隆背景的可能作用,但未把这些解释当成已经证实的致病机制。
研究还发现,细胞分离处理的差别会改变 TDP-43 细胞质信号。由此,论文对用于筛药的模型提出具体要求:分别检查细胞组成、培养历史、功能指标和分子表型,再判断哪些特征确实跨模型保留。