大家好，今天跟大家分享一篇题为Extracellular vesicles from human-induced pluripotent stem cell-derived neural stem cells alleviate proinfl ammatory cascades within disease-asso ciated microglia in Alzheimer’s disease（来自人诱导多能干细胞衍生的神经干细胞的细胞外囊泡缓解阿尔茨海默病中与疾病相关的小胶质细胞内的促炎级联反应）由于目前阿尔茨海默病(AD)的治疗缺乏缓解疾病的干预措施，因此能够抑制AD进展并维持更好的大脑功能的新疗法具有重要意义。
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研究背景
由于目前阿尔茨海默病 （AD） 的治疗方法缺乏改善疾病的干预措施，因此能够抑制 AD 进展和维持较好脑功能的新疗法具有重要意义。源自人诱导多能干细胞 （hiPSC） 衍生的神经干细胞 （NSC） 的抗炎细胞外囊泡 （EV） 有望成为 AD 的疾病修饰生物制剂。本研究通过检查鼻内 （IN） 注射 hiPSC-NSC-EVs 对 3 个月大 5xFAD 小鼠的影响，直接解决了这个问题。IN 施用掺入小胶质细胞（包括斑块相关小胶质细胞）的 hiPSC-NSC-EV，并遇到大脑中的星形胶质细胞胞体和过程。
单细胞 RNA 测序显示转录组学变化表明小胶质细胞和星形胶质细胞的活化减少。与疾病相关的小胶质细胞、NOD-、LRR-和含有 pyrin 结构域的蛋白 3 （NLRP3）-炎性小体和干扰素-1 （IFN-1） 信号相关的多个基因在小胶质细胞中表达降低。将 hiPSC-NSC-EVs 添加到用淀粉样蛋白-β 寡聚体攻击的培养人小胶质细胞中可产生类似的效果。星形胶质细胞还显示与 IFN-1 和白细胞介素 6 信号传导相关的基因表达降低。此外，hiPSC-NSC-EVs 对海马小胶质细胞的调节作用在 EV 治疗后 2 个月持续存在，而不影响其吞噬功能。这种影响通过小胶质细胞簇和炎性小体复合物的减少、NLRP3 炎性小体激活的介质和终末产物的浓度、参与 p38/丝裂原活化蛋白激酶和 IFN-1 信号激活的基因和/或蛋白质的表达以及未改变的吞噬功能来证明。
海马体中星形胶质细胞肥大、淀粉样蛋白-β 斑块和 p-tau 的程度也降低。hiPSC-NSC-EVs 的这种调节作用也导致更好的认知和情绪功能。因此，早期 hiPSC-NSC-EV 干预 AD 可以通过减少不良神经炎症信号级联反应、淀粉样蛋白-β 斑块负荷和 p-tau 来维持更好的脑功能。这些结果首次证明了 hiPSC-NSC-EVs 通过诱导活化的小胶质细胞和反应性星形胶质细胞的转录组变化来抑制 AD 模型中的神经炎症信号级联反应的功效。
见图一
来自人诱导多能干细胞衍生的神经干细胞 （hiPSC-NSC-EVs） 的细胞外囊泡的鼻内给药改变了与疾病相关小胶质细胞 （DAM） 相关的基因表达，以及 NOD-、LRR-和pyrin 结构域的蛋白 3 （NLRP3） 炎性小体激活在 EV 给药后 72 小时观察到。
图一
（a） 说明了幼稚、AD-Veh 和 AD-EVs 组中小胶质细胞的不同 t-SNE 图。
（b） 表示与幼稚组相比，AD-Veh 和 AD-EVs 组中上调和下调的小胶质细胞基因总数。
（c 和 d） 表示幼稚、AD-Veh 和 AD-EVs 组小胶质细胞中不同 DAM 基因的 Ucell 评分散点图和点图。
（e 和 f） 表示不同组小胶质细胞中不同 NLRP3 炎性小体基因的 Ucell 评分散点图和点图。
（g 和 h） 表示不同组小胶质细胞中不同稳态小胶质细胞基因的 Ucell 评分散点图和点图。
见图二
来自人诱导多能干细胞衍生的神经干细胞 （hiPSC-NS-EVs） 的细胞外囊泡的鼻内给药改变了与干扰素-1 （IFN-1）、干扰素-γ （IFN-γ） 白细胞介素-6 （IL-6） 信号相关的基因的表达当观察到 EVs 给药后 72 小时。
图二
A-C 中的点图比较了幼稚、AD-Veh 和 AD-EVs 组之间与 IFN-1、IFN-γ 信号传导和 IL-6 信号通路相关的多个基因的表达。与初始组相比，AD-Veh 组大多数基因的表达上调，但与 AD-Veh 组相比，AD-EVs 治疗组的表达降低。
见图三
来自人诱导多能干细胞衍生的神经干细胞 （hiPSC-NSC-EVs） 的细胞外囊泡的鼻内给药抑制了 Aβ42 诱导的 hiPSC 来源的 iMicroglia 的激活。
图三
图像 （a 和 b） 显示了 hiPSC 的祖细胞和成熟小胶质细胞。
（C-E） 图像证实TMEM119在成熟小胶质细胞中的表达。
（f） 是涉及 Aβ42 暴露于 iMicroglia 然后进行 hiPSC-NSC-EV 处理的实验的图示表示。条形图 （g-h）、（i-k）、（l-p） 和 （q-r） 分别比较了稳态基因 （g-h）、活化的小胶质细胞基因 （i-k）、疾病相关小胶质细胞 （DAM） 基因 （l-p） 和促炎细胞因子基因 （q-r） 的表达在对照、Aβ42 暴露和 Aβ42 暴露和 hiPSC-NSC-EVs 处理的培养物之间。比例尺，AE = 100 μm;*，p < 0.05;**， p < 0.01;NS，不显著。
见图四
将来自人诱导多能干细胞衍生的神经干细胞 （hiPSC-NSC-EV） 的细胞外囊泡鼻内给药到 5xFAD 小鼠中，保留了认知功能。卡通 A 描述了对象位置测试 （OLT） 中的不同试验 （t1-t3）。
图四
b-d、f-h、j-l 中的条形图比较了在男性 （b-d）、女性 （f-h） 以及男性和女性一起考虑时 （j-l） 中天真 （b， f， j）、AD-Veh （c， g， k） 和 AD-EV （d， h， l） 在熟悉的地方 （OIFP） 与新地点的物体 （OINP） 所花费的时间百分比。条形图 e、i、m 使用单样本 t 检验比较男性 （e）、女性 （i） 和两性 （m） 的 OINP 鉴别指数 （DI）。卡通 N 描绘了模式分离测试 （PST） 中的不同试验 （t1-t4）。o-q、s-u、w-y 中的条形图比较了在模式 2（P2 上的 FO）上与熟悉的对象（P2 上的 NO）与新对象（P2 上的 NO）在幼稚（o、s、w）、AD-Veh（p、t、x）和 AD-EV（q、u、y）中在男性 （o-q）、女性 （s-u） 中花费的对象探索时间的百分比，当男性和女性一起考虑 （W-Y） 时。条形图 R、V、Z 使用单样本 t 检验比较男性 （r）、女性 （v） 和两性 （z） 在 P2 上 NO 的 DI。*，p < 0.05;**， p < 0.01;，p < 0.001;和 ****，p < 0.0001;NS，不显著。
见图五
将人诱导多能干细胞衍生的神经干细胞 （hiPSC-NSC-EV） 的细胞外囊泡鼻内给药给 5xFAD 小鼠可预防快感缺乏并减少小胶质细胞簇和数量。
图五
卡通 （A） 描述了用于蔗糖偏好测试的实验设计。条形图 （B-D） 比较了幼稚组、AD-Veh 和 AD-EVs 组中雄性 （B）、雌性 （C） 和雄性 + 雌性 （D） 的蔗糖偏好率 （SPR）。**， p < 0.01;， p < 0.0001;NS，不显著。图 （EG） 说明了幼稚 （E）、AD-Veh （F） 和 AD-EVs （G） 组中小胶质细胞簇的代表性图像。条形图 （H-I） 比较每毫米小胶质细胞簇的数量3雄性 （H） 和雌性 （I） 的海马单位面积，介于幼稚组、AD-Veh 和 AD-EV 组之间。条形图 J-Q 比较了每 0.1 毫米雄性 （JM） 和雌性 （N-Q） 的小胶质细胞数量3幼稚、AD-Veh 和 AD-EVs 组之间的齿状回面积 （J， N）、CA1 子区 （K， O）、CA3 子区 （L， P） 和整个海马体 （M， Q）。比例尺，E-G = 100 μm *，p < 0.05;**， p < 0.01;，p < 0.001;，p < 0.0001;NS，不显著。
见图六
将人诱导多能干细胞衍生的神经干细胞 （hiPSC-NSC-EV） 的细胞外囊泡鼻内给药到 5xFAD 小鼠中，使与疾病相关小胶质细胞 （DAM） 和炎性小体激活相关的基因表达正常化。
图六
条形图 A-P 比较了幼稚、AD-Veh 和 AD-EVs 组之间男性 （AH） 和女性 （IP） 海马中 DAM 基因 （cst7、spp1、lpl、apoe、fth1、tyrobp、trem2、ctsd） 的表达。条形图 Q-Z 比较了幼稚、AD-Veh 和 AD-EVs 组之间雄性 （Q-U） 和雌性 （VZ） 海马中与 NOD-、LRR 和热蛋白结构域蛋白结构域的蛋白 3 （NLRP3） 炎性小体激活 （NLRP3、pycard、casp1、il-1β、il-18） 相关的基因表达。*，p < 0.05;**， p < 0.01;，p < 0.001;，p < 0.0001;NS，不显著。
02
研究结论
总之，在 5xFAD 小鼠中施用 hiPSC-NSC-EV 导致它们与小胶质细胞和星形胶质细胞相互作用，这导致小胶质细胞和星形胶质细胞转录组特征的改变，下游神经炎症信号级联反应的持续减少以及更好的认知和情绪功能。值得注意的是，hiPSC-NSC-EVs 治疗对 5xFAD 小鼠小胶质细胞、星形胶质细胞、浸润性巨噬细胞、淀粉样斑块、p-tau 水平以及认知和情绪功能的有益影响不依赖于性别，因为没有观察到性别和 EVs 治疗之间对这些参数的相互作用。
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