易赛腾生物（Ecyton）研究团队利用其开发的先进直接转分化技术，成功制备出能够在21天内快速展示阿尔茨海默病（AD）关键天然病理特征的人源基底前脑胆碱能神经元（BFCN）。通过该模型，团队对比分析了Aducanumab（Adu）和Lecanemab（LCN）两种FDA批准的单克隆抗体药物，发现LCN在清除神经细胞内淀粉样β蛋白和减少Tau蛋白磷酸化方面显著优于Adu。这一发现支持LCN在临床上的优越性，为AD治疗药物的研发提供了重要的科学依据，并展示了天然病理性BFCN在AD研究及药物评估中的潜力。
阿尔茨海默病（AD）是一种以大脑中淀粉样斑块积累和磷酸化Tau蛋白形成神经原纤维缠结为特征的神经退行性疾病。原代培养人源神经细胞的来源有伦理限制、获取技术难度大，不具有扩增能力，且成体神经细胞难以在体外培养使用，这些特性给AD的病理机制研究和药物开发带来了巨大挑战。
Ecyton研究团队致力于构建稳定可靠的人源AD神经细胞模型，并基于这些模型建立药物筛选和验证平台。该团队最近取得的进展显示，通过特定转录因子的过表达和小分子的协同作用，成功将AD患者的皮肤成纤维细胞直接转分化为表现AD病理特征的BFCN亚型。这一过程的特点包括：
1. 转分化的高效率和速度，10天内即可将92%以上病毒感染的成纤维细胞转化为神经细胞；
2. 转分化后神经细胞的高纯度，94%以上的细胞表达神经元特有标志物；
3. 以及这些神经细胞具有高冻存复苏率和良好的铺板效率。在优化条件下，BFCN能单独培养超过90天并形成致密的健康神经网络，无需与星形胶质细胞共培养。
Ecyton快速制备的患者AD-BFCN在21天内展示了AD相关的天然内源性病理特征，包括神经元内Aβ42的积累和聚集以及pTau181的聚集，如图1。在老年健康对照HC-BFCN（66岁）中，Aβ42在培养期间保持较低且稳定的水平。相比之下，AD-BFCN中Aβ42的积累迅速增加，高达HC-BFCN的37倍。此外，AD-BFCN中内源性Aβ42寡聚体和原纤维的形成，表现出时间依赖性模式，并在21天时急剧增加至三倍。比较分析还显示，pTau181在AD-BFCN中随时间积累，并与神经元内Aβ42的积累和聚集密切相关，显示与AD有更强的关联。因此，神经元天然内源性Aβ42和pTau181同时检测可能作为评估AD药物有效性的更科学可靠的指标。
Figure 1. Intracellular Amyloid and Tau Pathology in Neurons Derived from Alzheimer's Disease Patients.
Ecyton的研发团队进一步研究了LCN和Adu对AD-BFCN神经元胞内Aβ42和pTau181的影响。如图2。与对照IgG相似，LCN和Adu都能通过神经细胞膜进入胞内。进入细胞后，LCN与神经元内Aβ42聚集体及早期内体（RAB5）、晚期内体（RAB7）、溶酶体（LAMP1）和蛋白酶体（LMP7）标记共定位。定量免疫荧光分析表明，LCN在72小时内有效减少了AD-BFCN中70%的细胞内Aβ42聚集体和20%的pTau181水平。相比之下，针对纤维化Aβ42的Adu未能有效清除神经元内的Aβ42及其聚集体，对pTau181的积累无显著影响。初步机制研究表明，TRIM21在减少LCN与Aβ42复合物中发挥重要作用。LCN处理AD-BFCN后，TRIM21在三天内呈现下降，与Aβ42减少一致。对AD-BFCN进行LCN处理72小时后，接着用自噬溶酶体融合抑制剂巴非霉素A1（BAF）或蛋白酶体抑制剂硼替佐米（BTZ）处理6小时，定量免疫荧光测定显示，与对照组相比，抑制剂处理后Aβ42和TRIM21水平显著增加。结果表明，自噬溶酶体途径和蛋白酶体途径均参与了Aβ42-LCN-TRIM21复合物的降解。
Figure 2. Distinct Impact of LCN and Adu on Aβ42 and pTau181 in AD-BFCN.
总之，Ecyton研发团队的这项研究为AD领域带来了新的进展，不仅加深了我们对AD发病机制的理解，也为开发更有效的治疗药物提供了新思路和强有力的工具。这一成果将对未来的AD研究和药物开发产生积极的影响，有望为众多AD患者带来希望。
论文题目是“Distinct Effects of Aducanumab and Lecanemab on Intraneuronal Endogenous Aβ42 and Phosphorylated Tau in Alzheimer's Disease Treatment”。
下载链接：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.06.579113v1
