APOE4破壞人ipsc來(lái)源的膠質(zhì)細胞內脂質(zhì)穩態(tài)，干細胞培養基助力科研

干細胞研究是目前生物醫學(xué)領(lǐng)域、發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)熱門(mén)分支。在體外高效地培養干細胞，是相關(guān)研究的物質(zhì)基礎。Ausbian干細胞專(zhuān)用培養基，完整的培養體系，無(wú)需二次配制，解凍后即可使用，便捷高效。

全基因組關(guān)聯(lián)研究表明脂質(zhì)代謝與許多晚發(fā)性神經(jīng)退行性疾病有關(guān)，包括阿爾茨海默病(AD)。膠質(zhì)細胞中脂質(zhì)(脂肪小囊)的積累是阿爾茨海默病的病理學(xué)特征。遲發(fā)型阿爾茨海默病有效的遺傳危險因素是APOE基因的ε4等位基因(APOE4)。APOE編碼一種脂質(zhì)載體蛋白，它是許多脂蛋白顆粒的關(guān)鍵成分。

人類(lèi)編碼APOE的基因是多態(tài)的，有三個(gè)共同的編碼變體(同種異構體)，它們彼此之間有兩個(gè)氨基酸的差異:ε3 (APOE3)， ε4 (APOE4)和ε2 (APOE2)。APOE4基因型是遲發(fā)性AD的主要遺傳危險因素，與心血管疾病有關(guān)，增加代謝綜合征的風(fēng)險，并與壽命縮短有關(guān)。APOE4的存在降低了阿爾茨海默病的發(fā)病年齡，并以基因劑量依賴(lài)的方式增加了患病的終生風(fēng)險。

載脂蛋白E (APOE)是許多脂蛋白顆粒的組成部分，是介導脂蛋白攝取的膜受體的配體。APOE4已被認為通過(guò)調節包括脂質(zhì)轉運和代謝在內的多種途徑參與AD的發(fā)病，然而，APOE4改變細胞脂質(zhì)組的方式尚不清楚。

在一項研究中，科研人員對APOE4和APOE3攜帶者的成纖維細胞，誘導多能干細胞(iPSCs)產(chǎn)生的表達APOE4的人類(lèi)星形膠質(zhì)細胞的脂質(zhì)組進(jìn)行了表征。研究人員發(fā)現ipsc衍生的APOE4星形膠質(zhì)細胞，在體外比其等基因APOE3星形膠質(zhì)細胞，更大程度上積累了儲存在脂滴中的不飽和甘油三酯。

相關(guān)研究發(fā)表在《Sci Transl Med》上，文章標題為：“APOE4 disrupts intracellular lipid homeostasis in human iPSC-derived glia"。

利用酵母和人細胞之間脂質(zhì)代謝途徑的保守性，研究人員建立了一個(gè)酵母模型，其中酵母表達人APOE4，而不是人APOE3，誘導脂滴的積累和增加甘油三酯的不飽和，其方式與ipsc衍生的APOE4星形膠質(zhì)細胞相似。脂滴積累伴隨著(zhù)apoe4表達酵母的特定生長(cháng)缺陷。功能喪失基因篩選顯示，脂肪生成轉錄程序的擾動(dòng)使APOE4從其細胞毒性作用中分離出來(lái)。在表達APOE4的酵母模型和人類(lèi)ipsc衍生的APOE4星形膠質(zhì)細胞中，通過(guò)添加膽堿促進(jìn)膜脂磷脂酰膽堿的合成，逆轉了異常脂質(zhì)不飽和和脂滴積聚。

APOE被認為是一種脂質(zhì)轉運蛋白，脂質(zhì)失調最近被認為是包括AD在內的幾種神經(jīng)退行性疾病的一個(gè)關(guān)鍵特征。然而，APOE4如何擾亂細胞內脂質(zhì)狀態(tài)尚不清楚。研究報道了APOE4與APOE3攜帶者相比，在從APOE4獲得的成纖維細胞中產(chǎn)生的人類(lèi)ipsc來(lái)源的星形細胞中，以及在表達人類(lèi)APOE4亞型的酵母中，APOE4破壞了細胞脂質(zhì)組。

研究人員將脂質(zhì)組學(xué)和無(wú)偏倚的酵母全基因組篩選與功能和遺傳特性結合起來(lái)，證明APOE4誘導了脂質(zhì)穩態(tài)的廣泛變化。這些變化導致脂肪酸不飽和的增加和細胞內脂滴的積累在酵母和人類(lèi)ipsc來(lái)源的星形膠質(zhì)細胞中。此外，研究人員還確定了這種脂質(zhì)破壞的遺傳和化學(xué)調節劑。研究人員還發(fā)現，在培養基中添加膽堿(一種可溶性磷脂前體)的簡(jiǎn)單環(huán)境，改變足以使表達APOE4的星形膠質(zhì)細胞和表達人APOE4的酵母的細胞脂質(zhì)組恢復到其基礎狀態(tài)。

該研究闡明了脂質(zhì)代謝中的關(guān)鍵分子破壞可能導致與APOE4基因型相關(guān)的疾病風(fēng)險。重要的是，該項研究表明，控制脂質(zhì)代謝可能是一種治療方法，有助于減輕攜帶APOE4等位基因的后果。