2025年8月6日，斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員，在國際期刊Nature（IF：69.504）發(fā)表了題為“Therapeutic genetic restoration through allogeneic brain microglia replacement"的研究性論文。該研究開發(fā)了一種無需進行骨髓消融預(yù)處理的大腦內(nèi)限制性高效小膠質(zhì)細胞替換療法，可以用基因不匹配的前體細胞替換小鼠體內(nèi)超過一半受影響最嚴重的細胞——小膠質(zhì)細胞，有效治療了一種溶酶體貯積癥小鼠模型，將其壽命幾乎延長了一倍，還恢復(fù)了其運動協(xié)調(diào)能力。此外，這種方法克服了傳統(tǒng)造血細胞移植（HCT）的關(guān)鍵限制，通過聯(lián)合使用特定祖細胞群的腦內(nèi)注射和創(chuàng)新預(yù)處理方案，實現(xiàn)了無需全身骨髓消融的高效小膠質(zhì)細胞替代，為開發(fā)出治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的“現(xiàn)成型"療法帶來了新希望。

泰-薩克斯病（Tay-Sachs）和桑德霍夫病（Sandhoff disease，一種因HEXB基因突變導(dǎo)致GM2神經(jīng)節(jié)苷脂堆積的溶酶體貯積癥）是影響大腦的遺傳性疾病，這些疾病屬于溶酶體貯積癥，是由于溶酶體酶缺陷導(dǎo)致細胞內(nèi)廢物積累而引發(fā)的，目前尚無有效治療方法，通常在出生后幾年內(nèi)致命。科學(xué)家們猜想，用基因健康的細胞替換受影響的細胞可以減緩或阻止導(dǎo)致這些癥狀的神經(jīng)退化。但這種方法一直存在諸多問題，包括移植細胞在大腦中的植入不良以及移植物抗宿主反應(yīng)（移植細胞會攻擊健康組織）。在全身造血干細胞/祖細胞移植（HCT）后，移植的同種異體髓系細胞會向大腦遷移，作為治療手段來糾正腦部遺傳缺陷（例如溶酶體貯積癥）具有巨大前景。然而，同種異體造血干細胞/祖細胞移植前，需要進行骨髓消融（myeloablation），即通過高強度化療或全身放射治療清除患者自身的骨髓，防止移植的造血干細胞/祖細胞被排斥，也為移植細胞騰出空間。然而這一過程可能會導(dǎo)致嚴重的、危及生命的副作用，從而限制了其適用性。此外，即使在像大腦這樣免疫豁免的器官中，移植的同種異體髓系細胞也極易受到排斥。

與之前所認為的不同，該研究發(fā)現(xiàn)，造血干細胞并非重建腦部環(huán)境髓系區(qū)室所必需的。相比之下，經(jīng)顱內(nèi)注射后，Sca1+ 定型祖細胞（而非傳統(tǒng)造血干細胞）能夠高效地替代大腦內(nèi)的小膠質(zhì)細胞，繞過了全身性骨髓消融的需求，這一發(fā)現(xiàn)使得大腦限制性預(yù)處理得以開發(fā)，避免了長期的外周植入，從而消除了諸如移植物抗宿主病（GvHD）之類的并發(fā)癥。

共刺激阻滯方案能促進異基因髓樣細胞植入中樞神經(jīng)系統(tǒng)

預(yù)處理方案：將CSF1R的短暫抑制與白消安化療或頭部特異性照射相結(jié)合。CSF1R抑制劑的選擇至關(guān)重要——PLX3397比PLX5622實現(xiàn)顯著更高的植入效率，這可能歸因于其更廣泛的酪氨酸激酶受體抑制特性。該優(yōu)化方案在數(shù)周內(nèi)實現(xiàn)超過90%的小膠質(zhì)細胞替代，供體細胞分布于整個腦實質(zhì)，并表現(xiàn)出典型的分支形態(tài)和Iba1表達。研究的重要進展是成功實現(xiàn)了同種異體移植，此前該技術(shù)一直受限于免疫排斥。作者發(fā)現(xiàn)未經(jīng)干預(yù)的異體髓系細胞移植會引發(fā)T細胞浸潤并迅速被排斥。他們開發(fā)了一種有效的共刺激阻斷方案，使用CTLA4-Ig和抗CD40L抗體，可在避免全身免疫抑制的同時防止排斥反應(yīng)至少9個月。該方法在HLA不匹配移植中也有效，展示了廣泛的適用性。

研究顯示，這些Sca1+ 定型祖細胞注射后能夠在大腦中定植并發(fā)育為小膠質(zhì)細胞，而不會遷移到身體的其他部位或被免疫系統(tǒng)攻擊。這些細胞移植 8 個月后，大腦中超過 85% 的小膠質(zhì)細胞被替換。未經(jīng)治療的 Sandhoff 病小鼠平均存活時間為 135 天，沒有一只存活超過 155 天。而接受大腦特異性小膠質(zhì)細胞替換療法的 Sandhoff 病小鼠中有 5 只存活了250天，直到實驗終止。為了證明這種方法的轉(zhuǎn)化相關(guān)性，研究團隊進一步發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過大腦限制性預(yù)處理后，由人類誘導(dǎo)多能干細胞（iPSC）來源的髓系祖細胞顯示出類似的植入潛能，證實了其跨物種保守性。

該研究為神經(jīng)系統(tǒng)疾病的細胞治療提供了多項關(guān)鍵進展：首先確立了無需全身照射或化療即可實現(xiàn)高效小膠質(zhì)細胞替代，大幅提高安全性；其次確定Sca1陰性祖細胞是腦定向植入的最佳細胞群；第三通過靶向共刺激阻斷解決了異體排斥這一關(guān)鍵難題；最后在嚴重溶酶體貯積癥模型中證明了治療效果，該方法可能適用于其他神經(jīng)代謝疾病。這些發(fā)現(xiàn)從根本上改變了我們對CNS髓系細胞再生的認識。定型祖細胞優(yōu)于HSC的表現(xiàn)提示小膠質(zhì)細胞替代更依賴于分化潛能而非干細胞特性。神經(jīng)元病理的顯著交叉校正支持了旁觀者治療效應(yīng)，這對累及廣泛腦區(qū)的疾病尤為重要。異體移植的成功為無需患者細胞基因修飾的現(xiàn)成細胞療法開辟了可能性。

該方法可能具有超越Sandhoff病的廣泛應(yīng)用前景。許多溶酶體貯積癥和其他神經(jīng)代謝疾病都可能受益于小膠質(zhì)細胞介導(dǎo)的酶遞送。此外，無需全身毒性即可替換腦髓系細胞的能力，使該策略對以小膠質(zhì)細胞功能障礙為關(guān)鍵因素的神經(jīng)退行性和神經(jīng)炎癥疾病具有吸引力。

研究亮點：

1. 高效細胞替代：通過腦內(nèi)注射Sca1+前體細胞，研究人員能在不進行全身性毒性預(yù)處理的情況下，實現(xiàn)高效的微膠質(zhì)細胞替代。

2. 避免全身性并發(fā)癥：這種方法避免了傳統(tǒng)HCT所需的全身性毒性預(yù)處理，減少了移植物抗宿主病等并發(fā)癥的風險。

3. 顯著的治療效果：在桑霍夫病小鼠模型中，這種治療方法顯著延長了小鼠的生存期，并顯著改善了行為和運動癥狀。

4. 潛在的臨床應(yīng)用：研究人員發(fā)現(xiàn)，人類誘導(dǎo)多能干細胞衍生的髓樣前體細胞在腦部限制性預(yù)處理后也能高效嵌合，這為未來人類臨床應(yīng)用提供了可能性。

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原始文獻

Mader, M.MD., Scavetti, A., Yoo, Y. et al. Therapeutic genetic restoration through allogeneic brain microglia replacement. Nature (2025). doi：10.1038/s41586-025-09461-6