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在亨廷顿病（HD）的小鼠模型中，新生期胶质细胞的替换可以延缓疾病进展，而HD的一个显著特征是胶质细胞功能障碍。

基于此，2025年6月11日，丹麦哥本哈根大学Steven A. Goldman研究团队在Cell Reports杂志发表了“Human glial progenitors transplanted into Huntington disease mice normalize neuronal gene expression, dendritic structure, and behavior”揭示了将人类胶质前体细胞移植到亨廷顿病小鼠体内可使神经元的基因表达、树突结构和行为恢复正常。

在这里，作者探讨将人类胶质前体细胞（hGPCs）移植到成年R6/2 HD小鼠体内是否能够改善其表型以及患病的宿主神经元如何受到健康胶质细胞的影响。发现将hGPCs移植到成年R6/2 HD小鼠的纹状体中确实减缓了它们的运动和认知能力下降，并延长了生存期。单核RNA测序显示，在R6/2纹状体神经元中，那些与突触发育和结构相关的基因表达水平降低，但这些基因的转录在健康胶质细胞的作用下得到了部分恢复。通过狂犬病病毒标记实验发现，R6/2纹状体神经元的树突复杂性和树突棘密度存在缺陷，而hGPC移植则在很大程度上恢复了这两项指标。这些研究结果表明，在HD模型中进行胶质细胞替代可以在一定程度上使神经元的基因表达恢复正常，同时恢复树突的复杂性，并延缓疾病的进展。

图一 移植到年轻成年R6/2小鼠纹状体中的hGPCs分化为GPCs和星形胶质细胞

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在之前的研究中，作者发现将hGPCs移植到新生期免疫缺陷小鼠体内后，在12周龄时纹状体中出现了大量的人源胶质细胞嵌合现象。基于这一基础，在本研究中探讨是否可以通过将hGPCs移植到年轻成年R6/2小鼠体内，实现类似的纹状体胶质细胞替代。为此，将通过基于CD44的免疫磁珠分选获得的偏向分化为星形胶质细胞的hGPCs，移植到了5周龄的年轻成年R6/2 × Rag1^−/−小鼠的纹状体中。这些细胞来源于孕中期胎儿人脑组织，细胞被以每半球5万个的数量双侧注射入纹状体。在移植后11至12周进行免疫染色显示，hGPCs在纹状体内显著扩增并广泛迁移，成功竞争性地替换了原有的小鼠胶质前体细胞。移植后，作者收集了未使用的细胞重新培养，以便通过单细胞RNA测序和体外免疫标记对所移植的细胞材料进行表征。单细胞RNA测序分析显示，经过CD44筛选的细胞包含一个异质性的群体，包括尚未决定命运的神经前体细胞和胶质前体细胞，其中后者主要包括一个主要偏向星形胶质细胞但尚未完全分化的群体，以及一群星形胶质前体细胞和成熟星形胶质细胞，它们各自具有阶段特异性的转录表达特征。相应地，在体外免疫标记中观察到大量表达GFAP的细胞，这些细胞基本处于非分裂状态但仍处于未成熟阶段；值得注意的是，大多数Ki67标记的有丝分裂细胞并不表达GFAP，而是表达波形蛋白。在体内，移植的hGPCs几乎完全替换了宿主纹状体中的胶质细胞，并进一步扩展至苍白球和前脑腹侧区域，部分延伸至胼胝体。从表型来看，一部分移植细胞共同表达了人源GFAP和hNA，表明其已经分化为成熟的星形胶质细胞；而大部分hNA+的人源供体细胞仍保持为前体细胞状态，表现为同时表达PDGFRα和Olig2。值得注意的是，移植的hGPCs并未出现亨廷顿病细胞内病理学标志：细胞核内亨廷顿蛋白（Htt）聚集物。相反，Htt包涵体仅存在于宿主小鼠细胞中，在hNA标记的供体细胞中从未出现。因此，将偏向星形胶质细胞的hGPCs移植到成年R6/2小鼠体内后，能够竞争性地替代原本表达突变亨廷顿蛋白（mHtt）的宿主胶质细胞，使得移植的hGPCs在小鼠纹状体中实现了广泛的嵌合化。来源于人类胚胎干细胞的野生型hGPCs可以在成年野生型小鼠中替代表达mHTT的同种异体hGPC移植物。

图二 hGPCs移植到纹状体中减缓了R6/2小鼠的疾病进展

接下来，作者探讨将hGPCs移植到年轻成年R6/2小鼠的纹状体中，是否可以改善亨廷顿病表型中的运动和认知缺陷。首先在14周龄时，使用旷场测试评估了一组年轻成年小鼠的自主活动能力。这些小鼠包括：接受hGPC移植的R6/2 × Rag1^−/−小鼠、未接受移植的R6/2 × Rag1^−/−小鼠以及野生型Rag1^−/−对照小鼠。在旷场测试中，接受hGPC治疗的小鼠表现出显著高于未治疗R6/2对照组的活动水平，且与野生型小鼠的活动水平无明显差异。这组小鼠还接受了两项非侵入性认知行为测试：高架十字迷宫测试和新物体识别测试，分别用于检测焦虑水平和识别记忆的变化。在高架十字迷宫测试中，R6/2小鼠进入开放臂的次数比野生型对照组更多，表明它们对探索的恐惧减少；而在接受hGPC移植的R6/2小鼠中，这一现象得到了恢复正常。同样，在新物体识别测试中，接受hGPC治疗的R6/2小鼠与野生型小鼠一样，都在新物体附近停留了更长时间，明显长于未治疗的R6/2对照组。随后，作者对另一组接受相同处理的年轻成年R6/2小鼠进行了每两周一次的运动协调能力评估，从4周龄开始进行连续转棒实验。发现未接受注射的R6/2 × Rag1^−/−小鼠随着年龄增长和疾病进展，其在加速转棒上的表现逐渐下降；而接受hGPC移植的R6/2 × Rag1^−/−小鼠则退化得更慢。接下来进一步探讨，hGPC移植所带来的行为改善是否能够延长R6/2小鼠的生存期。为了避免行为和运动测试可能带来的干扰效应，在另一组独立的小鼠中进行了这项实验。未经治疗的R6/2小鼠通常在18周龄左右死亡，而接受成年期hGPC移植的小鼠平均生存期延长了两周，尽管细胞移植仅限于纹状体区域。综上所述，将hGPCs双侧植入年轻成年R6/2小鼠的纹状体中，可以适度延长其寿命，同时显著减缓认知功能的退化，并稳定其功能性能力。值得注意的是，即使是在疾病进展迅速、细胞移植发生在成年阶段的情况下，仍能观察到这种效果，说明移植的健康供体细胞必须在短时间内完成了快速定植并实现了功能整合。

图三 在经过P1治疗的R6/2小鼠中，D2型和D1型MSNs的树突棘密度得到改善

中脑皮层和丘脑来源的谷氨酸能传入神经构成了中等棘神经元（MSNs）树突分支上的绝大多数输入连接，这些突触主要位于树突棘上。已有研究发现，在亨廷顿病（HD）小鼠模型以及死后人类患者的脑组织样本中，都观察到了树突棘的萎缩现象，这进一步表明MSNs的树突退化是疾病进展中的关键环节。基于此，作者接下来探讨hGPC移植是否不仅恢复了树突分支的结构，还恢复了这些分支上树突棘的密度和分布情况。为此，对所有捕获的树突分支进行了树突棘数量统计，并据此推算出密度值。只有在至少能够清晰捕捉4条具有显著EGFP信号、便于清楚观察树突棘的树突分支时，才将该细胞纳入分析范围。此外，作者的分析仅限于靠近胞体的前5级分支，这是在所分析细胞中观察到的最高分支等级。发现相比于野生型对照小鼠，R6/2小鼠中无论是投射至苍白球外侧部（GPe）的D2受体阳性（D2R）MSNs，还是投射至黑质致密部（SNr）的D1受体阳性（D1R）MSNs，其随着分支等级的增加，树突棘密度都显著降低。而接受野生型hGPC移植后，这种疾病相关的树突棘减少得到了很大程度的恢复。在接受移植的R6/2小鼠中，D2R和D1R MSNs的树突棘密度相比未接受移植的R6/2小鼠显著提高。值得注意的是，无论是在GPe投射还是SNr投射的MSNs中，hGPC移植后的R6/2小鼠与野生型小鼠之间的树突棘密度没有显著差异。这些数据表明，hGPC移植使MSNs树突分支的数量恢复到了野生型水平，同时伴随着树突棘数量的显著回升。野生型MSNs的树突复杂性并未因hGPC移植而发生改变，其树突棘密度也仅有轻微上升，这表明野生型胶质细胞移植对患病神经元具有选择性作用，而对健康神经元影响较小。总体而言，结果进一步支持胶质细胞移植可以上调R6/2纹状体神经元中与突触结构相关通路的表达水平。更广泛地来看，这些发现突出了将健康的野生型hGPCs引入R6/2小鼠纹状体后，疾病小鼠在功能能力方面得以恢复的重要关系。

图四 全文摘要图