Immunity | 渐冻症中神经炎症相关胶质细胞亚群的鉴定以及RIPK1通路的核心作用

撰文 |Sure

渐冻症在医学上被称为肌萎缩侧索硬化症（ALS），是一种致命的神经退行性疾病，主要特征为肌肉逐渐萎缩，脊髓侧索发生硬化，运动神经元逐渐退化和丧失功能。该病治疗手段有限，目前只有少数药物获批，但效果不佳，患者平均存活期仅为症状出现后的3-5年【1】。最为棘手的是，ALS病例中约90%属于散发型，即没有明确的家族史也没有已知的危险因素【2】。只有约10%的散发型病例与基因突变有关。现有的研究发现，ALS患者以及小鼠模型中广泛存在小胶质细胞激活、星形胶质细胞反应性增生和免疫功能异常等。ALS患者的运动皮层和脊髓组织中小胶质细胞和星形胶质细胞的标记基因表达显著增加，同时伴随炎症相关基因的高表达【3-6】。这些研究尚未明确是否存在特异的胶质细胞亚群或特定细胞状态参与了疾病进程，也尚未明确如何针对这些胶质细胞亚群及伴随的神经炎症进行治疗。

近日，来自美国赛诺菲的Timothy R. Hammond课题组在Immunity上发表了研究论文Single-cell transcriptomic and functional studies identify glial state changes and a role for neuroinflammatory RIPK1 signaling in ALS pathogenesis。在本研究中，作者深入解析了ALS神经炎症的细胞机制，揭示了胶质细胞在ALS病程中的关键角色，发现了新的治疗靶点（RIPK1）及生物标记物，具有极大的临床转化潜力，可为ALS治疗策略提供重要科学依据。

为了分析ALS患者的胶质细胞亚群或特定细胞状态，作者从8名患者（6例散发型和2例家族型）及4名健康对照获取颈段脊髓组织，进行bulk RNA-seq和单细胞核snRNA-seq。研究发现，ALS患者脊髓组织广泛上调炎症与免疫相关基因，下调神经元功能相关基因，印证了ALS导致患者神经元丢失的结论。ALS患者中，小胶质细胞的状态发生明显变化，从稳态转变为疾病特异亚群，其中亚群2表达免疫标志基因RNF144B和CXCR4，而亚群3表达疾病相关微胶质细胞基因SPP1、HAMP、APOE和CTSD等。CD163和HAMP蛋白显著升高，代表小胶质细胞激活，炎症反应显著增加。

除了小胶质细胞的状态变化，作者还发现星形胶质细胞和少突胶质细胞的状态也发生转变。ALS患者脊髓中稳态星形胶质细胞减少，反应性亚群增加，其中亚群2表达细胞死亡和炎症通路基因，亚群3表达高炎症基因，代表强烈炎症反应的激活，作者认为星形胶质细胞在疾病进程中的显著变化，提供了主要的神经炎症信号。至于少突胶质细胞，也发生向疾病相关状态的转变，表达促炎症基因。同时成熟少突胶质细胞减少，出现疾病相关亚群，表达SERPINA3等反应性基因。

作者对bulk RNA-seq发现的差异基因进行GO注释分析发现，程序性细胞死亡尤其是细胞坏死性凋亡（necroptosis）通路显著富集，这提示necroptosis可能是ALS患者神经炎症病理的重要一环。在对snRNA-seq进行分析后，作者发现necroptosis通路的关键分子RIPK1的表达水平与ALS患者胶质细胞的炎症相关基因表达水平高度正相关。此外，作者还分析了多个独立ALS人类样本队列，发现ALS患者的RIPK1明显富集在不溶性蛋白组分中，且RIPK1激酶活性显著激活，这些发现表明RIPK1的异常活化可能在ALS疾病进程中发挥关键作用。

作者进一步利用ALS小鼠模型对RIPK1的功能进行验证。他们发现在ALS小鼠模型中也存在RIPK1表达及激酶活性的显著上调。通过对ALS小鼠使用中枢神经系统渗透型RIPK1激酶特异性抑制剂（GSK0547），可以观察到显著的疾病症状延迟，减缓运动功能下降以及神经炎症指标的改善。动物模型的结果清晰地证明了RIPK1在ALS病理机制中的重要作用。随后，作者利用人类诱导多能干细胞建立的小胶质细胞、星形胶质细胞和神经元的三细胞共培养系统，人为诱导RIPK1信号激活，发现小胶质细胞和星形胶质细胞出现明显炎症因子释放，而RIPK1抑制剂能阻断这种炎症反应，这些发现进一步验证了人类细胞中RIPK1的作用。

文章的最后，作者在初步的I期临床试验中使用中枢神经系统渗透型RIPK1抑制剂，ALS患者脑脊液中RIPK1相关的炎症因子（如CCL2、CHI3L1、SPP1等）水平出现下降趋势，这表明以RIPK1为靶点的抑制剂药物处理具有明确的临床转化潜力。

总的来说，这项研究利用单细胞测序揭示了ALS患者脊髓中特异的胶质细胞亚群和细胞状态变化，确定RIPK1激活及其介导的necroptosis通路为ALS疾病进展和神经炎症的核心机制之一，同时通过动物模型与干细胞模型验证了RIPK1通路作为ALS治疗靶点的可行性。

https://doi.org/10.1016/j.immuni.2025.02.024

制版人： 十一

参考文献

1. Masrori, P., and Van Damme, P. (2020). Amyotrophic lateral sclerosis: a clinical review.Eur. J. Neurol.27, 1918–1929.

2. Taylor, J.P., Brown, R.H., Jr., and Cleveland, D.W. (2016). Decoding ALS: from genes to mechanism.Nature539, 197–206.

3. Huang, F., Zhu, Y., Hsiao-Nakamoto, J., Tang, X., Dugas, J.C., Moscovitch-Lopatin, M., Glass, J.D., Brown, R.H., Jr., Ladha, S.S., Lacomis, D., et al. (2020). Longitudinal biomarkers in amyotrophic lateral sclerosis.Ann. Clin. Transl. Neurol.7, 1103–1116.

4. Ratai, E.M., Alshikho, M.J., Z€ urcher, N.R., Loggia, M.L., Cebulla, C.L., Cernasov, P., Reynolds, B., Fish, J., Seth, R., Babu, S., et al. (2018). Integrated imaging of [11C]-PBR28 PET, MR diffusion and magnetic resonance spectroscopy 1H-MRS in amyotrophic lateral sclerosis.NeuroImage Clin.20, 357–364.

5. Beers, D.R., and Appel, S.H. (2019). Immune dysregulation in amyotrophic lateral sclerosis: mechanisms and emerging therapies.Lancet Neurol.18, 211–220.

6. Liddelow, S.A., Guttenplan, K.A., Clarke, L.E., Bennett, F.C., Bohlen, C.J., Schirmer, L., Bennett, M.L., M€ unch, A.E., Chung, W.S., Peterson, T.C., et al. (2017). Neurotoxic reactive astrocytes are induced by activated microglia.Nature541, 481–487.

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