小膠質細胞是中樞神經系統內重要的免疫細胞，其功能障礙可能會導致中樞神經系統疾病。集落刺激因子1受體（CSF1R）作為一種酪氨酸激酶，主要在小膠質細胞中表達，對小膠質細胞的存活和功能至關重要。

CSF1R的雙等位基因突變會導致人類和小鼠在圍產期死亡，而單等位基因突變則會引起一種致命的神經系統疾病，其特征為小膠質細胞數量減少、髓鞘病變、軸突腫脹和認知衰退等。這種與CSF1R相關的小膠質細胞病（CAMP）是成人起病軸突膨脹伴色素膠質細胞腦白質病（ALSP）的主要形式。目前，ALSP尚無治愈方法。

近日，上海交通大學醫學院附屬第六人民醫院曹立教授和復旦大學彭勃教授、饒艷霞研究員領導的研究團隊開發出一種小膠質細胞替換療法。通過替換中樞神經系統內的致病性小膠質細胞，這種療法成功阻止了ALSP在動物模型和人類患者中的進展。這項突破性研究成果于2025年7月10日發表在《Science》期刊上。

研究材料與方法
在這項研究中，研究人員基于人類CSF1R熱點突變構建了兩種ALSP小鼠模型：CSF1RWT/I792T（I792T，由賽業生物提供）和CSF1RWT/E631K（E631K）。他們采用了兩種小膠質細胞替換策略，分別是Mr BMT（骨髓移植介導的小膠質細胞替換）和tBMT（傳統的骨髓移植）。他們采用單細胞RNA測序分析細胞信號通路，并通過行為學測試評估小鼠運動和認知功能。對ALSP患者進行tBMT治療后，他們通過18F-FDG PET成像監測葡萄糖代謝，并結合磁共振成像和臨床評估來跟蹤疾病進展。

技術路線

構建ALSP小鼠模型，并評估其是否充分再現ALSP疾病的表型
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采用Mr BMT或tBMT替換小膠質細胞，并檢測小膠質細胞數量和腦部病理變化
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通過單細胞測序分析表征Mr BMT的影響，并評估替換策略對對少突膠質細胞的影響
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對ALSP患者進行tBMT治療，在12-24個月內評估疾病進展以及運動和認知功能

研究結果
小膠質細胞替換可逆轉ALSP小鼠的腦部病理變化

考慮到小膠質細胞特異性的CSF1R致病突變是ALSP的病因，研究人員推測用野生型（WT）小膠質細胞替換CSF1R缺陷型小膠質細胞也許能阻止疾病進展。研究團隊在2020年開發出高效的小膠質細胞替換策略（MISTER）。他們假設，這種策略對ALSP具有治療潛力。

適當的動物模型是研究ALSP的前提條件，但此前使用的小鼠模型無法充分再現ALSP疾病的重要表型。為此，研究人員基于人類熱點突變生成了兩種ALSP小鼠模型：I792T（由賽業生物提供）和E631K。他們發現，新建立的兩種小鼠模型忠實再現了人類ALSP疾病的關鍵特征，包括小膠質細胞數量減少、腦鈣化、髓鞘病變、軸突腫脹、軸突球狀體、運動障礙和認知衰退。之后，他們選擇I792T小鼠進行深入研究。

接下來，他們采用骨髓移植介導的小膠質細胞替換（Mr BMT）策略，將I792T小鼠模型的突變型小膠質細胞替換成GFP+野生型細胞（圖1）。他們發現，在小膠質細胞替換后，I792T小鼠的小膠質細胞數量增加，髓鞘病變得到緩解，軸突腫脹和球狀體結構也得到恢復（圖1）。同時，Mr BMT療法還改善了I792T小鼠的神經信號傳導，并緩解了小鼠的運動障礙和認知衰退。這些結果表明，通過Mr BMT糾正致病基因可有效逆轉ALSP小鼠的腦部病理變化。
 

 Mr BMT糾正致病基因并阻止ALSP小鼠的疾病進展

小膠質細胞替換重塑異常的CSF1R信號傳導
為了進一步表征Mr BMT的影響，研究人員從野生型、未接受治療和接受Mr BMT治療的I792T小鼠中采集腦組織，并開展單細胞測序（scRNA-seq）分析。結果顯示，在未治療的I792T小膠質細胞中，參與CSF1R下游信號傳導的基因表達異常；而在小膠質細胞替換后，Csf1r正常型Mr BMT細胞中的CSF1R信號傳導幾乎完全恢復。與未治療的小膠質細胞相比，接受治療的小膠質細胞的差異表達基因主要集中在731個生物過程中，包括軸突生成、膠質細胞生成、神經元死亡等，表明Mr BMT的治療效果可能通過這些過程介導。

考慮到小膠質細胞對髓鞘完整性至關重要，研究人員接著比較了不同小膠質細胞對少突膠質細胞亞群的影響。在未治療的I792T小鼠中，61.47%的少突膠質細胞位于ALSP優勢聚類中；在經過Mr BMT治療后，I792T小鼠中僅有5.17%的少突膠質細胞位于ALSP優勢聚類中，而62.86%的少突膠質細胞位于正常優勢聚類中。這些結果表明，通過Mr BMT進行的基因糾正也許能夠讓少突膠質細胞恢復到更接近正常的表型。

此外，他們還探討了小膠質細胞替換背后的機制。研究團隊之前發現，小膠質細胞替換可能由CCR2信號傳導驅動。因此，他們以CCR2-/- BMC作為供體細胞并以CX3CR1+/GFP小鼠作為受體進行Mr BMT。在治療一個月后，小鼠大腦內僅檢測到極少數替換的小膠質細胞，表明CCR2信號通路對小膠質細胞的替換至關重要。

傳統骨髓移植可減緩ALSP小鼠的疾病進展
傳統骨髓移植（tBMT）通常無法在健康大腦中實現高效的小膠質細胞替換，但考慮到Mr BMT操作流程為CSF1R抑制聯合tBMT，而CSF1R缺陷與CSF1R抑制相似，研究人員推測tBMT替換效率也許與Mr BMT相當。為了驗證這一假設，他們用β-actin-GFP供體細胞對I792T小鼠進行傳統骨髓移植。在通過tBMT替換的小膠質細胞中，有84.08%為GFP+細胞，表明tBMT在ALSP小鼠模型中實現了有效替換。

他們還發現，經過tBMT糾正Csf1r缺陷后，I792T小鼠的小膠質細胞數量增加，ALSP病理特征減輕，其效果與Mr BMT相似。同時，tBMT治療改善了I792T小鼠的運動和認知功能。這些結果表明，當Csf1r出現缺陷時，tBMT可以作為小膠質細胞替換方法，有效替換ALSP小鼠中的小膠質細胞，從而糾正致病突變，有效抑制小鼠腦部病理變化的發展，并改善運動和認知功能。

小膠質細胞替換可阻止ALSP患者的疾病進展
隨后，研究人員啟動了臨床試驗，對8例CSF1R缺陷型的ALSP患者進行tBMT治療。由于小膠質細胞的葡萄糖攝取量高于其他腦細胞，他們通過18F-FDG（氟代脫氧葡萄糖）的PET成像來估算小膠質細胞的相對豐度。成像結果顯示，在治療12個月后，所有患者腦部的18F-FDG信號均增加（圖2），與接受替換治療的I792T小鼠一致，這表明tBMT也許能在人類ALSP患者中實現小膠質細胞替換。

磁共振成像（MRI）顯示，未接受tBMT的個體在12個月隨訪期內大腦病理迅速惡化。相比之下，tBMT介導的小膠質細胞替換有效阻止了ALSP患者的疾病進展（圖2）。在24個月的隨訪期內，ALSP患者的病情保持穩定，且運動功能和認知功能也保持穩定。這些結果表明，通過tBMT進行小膠質細胞替換可減緩或阻止ALSP患者的疾病進展。

tBMT有效阻止了ALSP患者的疾病進展

結論

小膠質細胞替換有效阻止了ALSP的疾病進展

總的來說，這項研究證明了通過小膠質細胞替換來糾正致病性Csf1r突變，能夠有效緩解I792T小鼠的ALSP病理特征和功能障礙。值得注意的是，小膠質細胞替換也能減緩或阻止人類患者的ALSP進展。這些結果提供了有力的證據，表明小膠質細胞替換不僅適用于ALSP，還可能適用于其他伴有小膠質細胞功能障礙的中樞神經系統疾病。

原文檢索
Jingying Wu et al. , Microglia replacement halts the progression of microgliopathy in mice and humans. Science389, eadr1015(2025). DOI:10.1126/science.adr1015