多发性硬化症 （MS） 影响全球 280 万人，是中枢神经系统 （CNS） 最常见的炎症性自身免疫性脱髓鞘疾病。 进行性 MS （PMS） 代表疾病的晚期，其特征是作为持续神经元丢失的结果，慢性神经功能障碍稳定地积累。本期分享2024年10月发表于 Cell Stem Cell 杂志的文章 Increased cholesterol synthesis drives neurotoxicity in patient stem cell-derived model of multiple sclerosis，研究发现，来自进行性多发性硬化症（PMS）患者的诱导神经干细胞（iNSCs）衰老，并表现出与胆固醇合成增加相关的高代谢表型。基于小分子的胆固醇合成抑制改变PMS iNSCs的神经毒性分泌组，增强其细胞保护特性。
1.PMS iNSCs 显示与炎症和代谢亢进相关的衰老基因表达
研究显示在 Ctrl 和 PMS iNSC 系中，已建立的 RG 样/NSC 标志物 NESTIN 、 SOX2 和 ETNPPL 均有叠加表达。 CDKN2A、CDKN1A 和 TP53 的表达在 PMS iNSC 系（与 Ctrl iNSC 系相比）中显著增加。PMS iNSC 系中上调和下调蛋白质的蛋白质集富集分析揭示了生物过程项分为两类：（1） 炎症信号传导（2）与能量产生和合成代谢/分解代谢平衡相关的代谢过程。PMS iNSC 系与 Ctrl iNSC 系相比具有显着改变的生物能量谱，而亲本成纤维细胞系中不存在，这种改变的生物能量谱反映在 PMS 与 Ctrl iNSC 系的基础细胞外酸化率 （ECAR）、基础线粒体呼吸、ATP 连接的线粒体呼吸和备用线粒体呼吸能力的增加上。
PMS iNSC细胞系表现出衰老相关的炎症信号和高代谢
2.葡萄糖增加了PMS iNSCs中脂质前体的合成
作者研究了 PMS iNSC 系中代谢亢进状态的潜在外在驱动因素，PMS iNSCs 中的细胞外葡萄糖水平显着降低。同位素示踪实验显示，在 30 分钟时糖酵解在 PMS iNSC 系中更活跃，在 PMS iNSC 细胞系中通过磷酸戊糖途径 （PPP） 的葡萄糖利用率更高。在 24 小时，PMS iNSC 系还显示 TCA 中间体（柠檬酸盐、乌头酸盐、α-酮戊二酸盐、琥珀酸盐、富马酸盐和苹果酸盐）的 C 标记同位素的富集，表明葡萄糖衍生碳在 TCA 循环中的使用增加。相比之下，24 小时葡萄糖示踪显示 C 标记的脂质前体浓度增加。表明 PMS iNSC 细胞系中不饱和 FA 积累的增加是由葡萄糖和 FA 去饱和引起的从头 FA 合成增加引起的。
PMS iNSC细胞系利用葡萄糖支持脂质前体合成的增加
3.胆固醇合成导致 LDs 积累和脂质组饱和
为了研究 PMS iNSC 系中脂质前体产生增加的命运，研究人员将细胞沉淀及其条件培养基 （CM） 进行了基于非靶向质谱的脂质组学分析。结果表明，PMS iNSC 系由于与脂质组成分变化相关的 ChE 积累而发展出产脂状态，ChEs 和 TGs 负责诱导 PMS iNSC 系中的 LD 积累。胆固醇合成和 FA 去饱和对于 PMS iNSC 中 LD 积累的增加至关重要，而FA 合成是可有可无的。
HMGCR药理学抑制重组PMS iNSC系脂质组
4.胆固醇调节的 TF 在 PMS iNSC 中诱导 SASP
为了进一步研究 PMS iNSC 系的“载脂”表型的功能意义，通过基于非靶向质谱的蛋白质组学分析了它们在 CMs 中的分泌组。研究发现 PMS iNSC 系 CMs 中 SASP 因子增加。多组学数据集综合分析揭示了 LD 合成枢纽和分泌枢纽之间的密集连接，表明 PMS iNSCs 的脂肪生成状态与其旁分泌信号之间存在功能相关的调节联系。对差异表达的 mRNA 种类、细胞内蛋白质和分泌因子进行了转录因子 （TF） 富集分析，在所有三种分析表达方式中确定了 6 个显著富集的 TF 候选物，这些 TF 一起具有强相关的结合位点、反式调节功能，并协同参与基因调控网络。因此， PMS iNSC 系的脂肪生成状态和分泌表型是转录共同调节的。
PMS iNSC细胞系表达与胆固醇调节的tf相关的SASP
5.HMGCR 的药理学抑制挽救了 PMS iNSCs 的神经毒性分泌组
SV 治疗对 HMGCR 的抑制会阻止 PMS iNSC 细胞系中神经毒性 SASP 的诱导。确定了胆固醇合成在控制 PMS iNSC 系的疾病相关脂质相关表型中的关键作用，该表型导致神经毒性信号传导并且是可以补救的。
HMGCR药理学抑制可挽救PMS iNSC系的神经毒性SASP
总体而言，研究数据支持使用直接重编程技术来揭示 PMS 中与衰老相关的新细胞疾病机制。通过揭示患者干细胞的固有功能障碍，为批判性评估 MS 中的自体干细胞疗法奠定了关键基础。这强调了这些患者特异性细胞携带不同疾病特征和内部功能障碍的潜力，敦促重新考虑它们在治疗方法中的使用。
