Science：重启大脑“免疫系统”！革命性疗法为致命脑白质病带来新生曙光

寻觅真凶：为“脑白质病”复刻一个完美的“犯罪现场”

要开发一种有效的疗法，首先必须有一个能真实模拟人类疾病的动物模型。这就像侦探破案，需要一个高度还原的“犯罪现场”。ALSP的“罪魁祸首”是 CSF1R（集落刺激因子-1受体）基因的单等位基因突变。这个基因堪称小胶质细胞的“生命线”，它编码的受体蛋白对小胶质细胞的生存和功能至关重要。

过去，研究人员尝试过构建ALSP的小鼠模型，例如完全敲除 CSF1R 基因（CSF1R WT/KO）或破坏其关键调控元件（CSF1R △FIRE/△FIRE）的小鼠。然而，这些模型要么因为小胶质细胞完全缺失而在出生后不久就死亡，要么无法充分复现人类ALSP复杂的病理特征，如髓鞘（myelin）病变、脑部钙化和认知衰退。这使得药物筛选和疗法验证工作举步维艰。

为了突破这一瓶颈，该研究团队采取了一种更为精准的策略。他们直接将两个在人类ALSP患者中发现的“热点突变”——I794T和E633K——通过基因编辑技术引入小鼠体内，分别创造了名为 CSF1R WT/I792T 和 CSF1R WT/E631K 的全新小鼠模型（小鼠中的氨基酸位点与人类略有差异）。

这一步棋走得极为成功。新构建的小鼠模型仿佛成了人类ALSP疾病的“微缩版”，它们忠实地复现了患者身上的核心病症：

小胶质细胞数量锐减：无论在哪个年龄段，这些小鼠大脑中的“管家”数量都显著减少，失去了正常的防御和维护能力。

大脑出现钙化灶：与人类患者相似，小鼠的大脑，特别是在脑室周围区域，出现了异常的钙化沉积，这是疾病的标志性病理改变之一。

神经“电线”绝缘层受损：大脑中的神经纤维（轴索）包裹着一层叫作髓鞘的“绝缘层”，以确保神经信号的高效传输。在这些模型小鼠中，髓鞘出现了严重的病理变化，有些过厚（hypermyelination），有些过薄（hypomyelination），导致信号传输效率大打折扣。

轴索肿胀与球样变：由于髓鞘的破坏和细胞内部的运输障碍，神经轴索出现了肿胀，并形成了被称为“轴索球样变（axonal spheroids）”的结构，这是神经纤维即将断裂的危险信号。

行为功能全面衰退：在行为学测试中，这些小鼠表现出明显的运动障碍，例如在平衡木（balance beam）测试中步态不稳、失足次数增加；在转棒（rotarod）测试中过早掉落。同时，它们的认知功能也严重受损，在Y迷宫（Y maze test）和新物体识别（novel object recognition test）等测试中，表现出空间记忆和识别记忆的显著缺陷。

至此，一个完美的ALSP“犯罪现场”终于被搭建完成。研究人员不仅精准锁定了 CSF1R 突变这一“真凶”，更拥有了一个可以用来检验新疗法的理想平台。

“精英换防”：小鼠大脑中的一场大胆干预

既然ALSP的根源在于小胶质细胞自身的基因缺陷，一个大胆而直接的想法油然而生：我们能否像更换一个有故障的零件一样，用健康的、基因正常的细胞去替换掉大脑中所有这些“罢工的管家”？

基于这一设想，研究人员启动了一项名为“通过骨髓移植实现小胶质细胞替换（Microglia replacement by Bone Marrow Transplantation, Mr BMT）”的干预方案。这套方案是他们此前开发的“通过替换进行治疗和功能增强的小胶质细胞干预策略（Microglia Intervention Strategy for Therapy and Enhancement by Replacement, MISTER）”中的一种。

具体操作过程巧妙而严谨：首先，给ALSP模型小鼠（I792T）喂食一种名为PLX5622的药物以清除原有的小胶质细胞，为“新援”腾出空间。接着，使用化疗药物白消安（busulfan）抑制其骨髓功能。最后，从携带绿色荧光蛋白（GFP）标记的健康小鼠体内提取骨髓细胞，通过静脉注射移植到ALSP小鼠体内。这些健康的骨髓细胞将进入大脑，发育成新的、健康的小胶质细胞。

实验结果令人振奋，这场“精英换防”计划取得了惊人的成功：

高效的替换率：移植后，研究人员在ALSP小鼠的大脑中观察到，高达91.15%的小胶质细胞被成功替换为发着绿光的、来自健康供体的细胞。大脑中一度稀疏的“管家”队伍，数量得到了全面的恢复。

病理状态的逆转：显微镜下的观察证实，新上任的“管家”开始积极履行职责。受损的髓鞘结构得到了显著修复，异常髓鞘比例大幅下降，G比率（G-ratio）也恢复到接近正常的水平。轴索肿胀和轴索球样变等严重的神经损伤现象也得到了有效遏制。

神经功能的修复：通过电生理记录技术，研究人员发现，在未经治疗的ALSP小鼠中，有3/35的脑片完全无法诱导出神经信号。而在接受了Mr BMT治疗后，所有小鼠的脑片都能成功诱导出信号，并且信号传导速度也得到了显著改善。

行为能力的全面提升：在行为学层面，接受治疗的ALSP小鼠在平衡木、转棒、新物体识别和Y迷宫等一系列测试中的表现，均显著优于未经治疗的同类，运动协调性和认知记忆能力都得到了大幅提升。

这场在大脑中进行的“换防”，不仅成功地补充了“兵力”，更重要的是，新的“精英部队”有效地扭转了战局，中止了疾病的进展。

锁定真英雄：是“新卫兵”的功劳，还是仅仅换了身“新制服”？

Mr BMT疗法之所以有效，究竟是因为什么？是新来的健康小胶质细胞（“新卫兵”）发挥了作用？还是仅仅因为替换过程本身（比如清空再填充）带来了好处？亦或是因为骨髓移植顺便替换了外周血中的免疫细胞（如巨噬细胞）而间接影响了大脑？

为了排除这些干扰因素，研究人员设计了一系列对照实验，层层递进，精准地锁定了真正的“英雄”。

第一重考验：基因校正是否必需？ 研究人员进行了一组“同病相怜”的移植：他们将来自ALSP小鼠的骨髓细胞，移植给另一批ALSP小鼠。结果显示，这种“换汤不换药”的移植完全没有治疗效果。这证明，治疗的核心在于校正了Csf1r基因的缺陷，而不仅仅是细胞替换这一行为本身。

第二重考验：外周免疫细胞是否“抢功”？ 为了验证这一点，研究人员采用了一种极为巧妙的技术——头部保护性照射（head-shielded irradiation）。他们用铅板保护小鼠的头部，仅对身体进行照射和骨髓移植。结果发现，这种只换“外围”不换“中央”的移植，未能改善ALSP小鼠的任何脑部病理和行为缺陷。这有力地排除了外周免疫细胞的“抢功”嫌疑，将治疗效果牢牢地锁定在了大脑内部的小胶质细胞替换上。

第三重考验：新细胞进入大脑的“秘密通道”是什么？ 研究人员之前的研究提示，一个名为CCR2的趋化因子受体可能扮演着“引路人”的角色。于是，他们使用了 CCR2 基因敲除的健康小鼠作为骨髓供体。结果，移植几乎完全失败，只有极少数的供体细胞能够进入大脑。这揭示了CCR2信号通路是介导小胶质细胞替换的“秘密通道”，是外来细胞进入大脑并成功“上岗”所必需的“通行证”。

这一系列严密的论证，如同一场精彩的逻辑推理，最终将聚光灯打在了唯一的主角身上：通过替换大脑中携带CSF1R基因突变的病理小胶质细胞，并代之以基因正常的健康小胶质细胞，是中止ALSP疾病进展的关键所在。

“秘密通道”与“多米诺骨牌”：揭开分子层面的戏剧

为了更深入地理解这场“换防”如何在分子和细胞层面力挽狂澜，研究人员动用了单细胞RNA测序（scRNA-seq）这一强大武器。这项技术可以让他们窥探到大脑中成千上万个单个细胞的内部“工作状态”。

测序结果显示，在未经治疗的ALSP小鼠中，其小胶质细胞内的CSF1R信号通路处于一种异常的过度激活状态（磷酸化水平异常增高），这可能是细胞功能紊乱和最终走向死亡的原因之一。而当健康的“管家”上任后，这一紊乱的信号通路被迅速“拨乱反正”，恢复到了正常水平。

最令人惊叹的发现，来自于对另一类关键脑细胞——少突胶质细胞（oligodendrocytes）的分析。这类细胞是髓鞘的制造者和维护者，它们的健康直接关系到神经信号的传输。研究发现，在ALSP小鼠的大脑中，由于小胶质细胞的功能失常，它们中的绝大多数（61.47%）处于一种病理性的“ALSP主导”亚群状态。这就像一个社区的“管家”不作为，导致“水电工”（少突胶质细胞）也无法正常工作，整个社区的“线路”（神经纤维）都出了问题。

然而，在小胶质细胞替换治疗之后，奇迹发生了！少突胶质细胞的整体状态发生了戏剧性的转变。原来处于“ALSP主导”病理状态的细胞比例骤降至仅5.17%，而处于健康“正常主导”亚群的细胞比例则飙升至62.86%。这揭示了一个深刻的“多米诺骨牌”效应：健康的“管家”上任后，不仅自身恢复了正常功能，还通过某种未知的方式，重塑了周围的微环境，从而“拯救”了濒临崩溃的“水电工”，让它们重新回到了正常的工作轨道上。

从鼠到人：跨越物种的勇敢一跃

小鼠模型中的巨大成功，为将这一疗法推向临床带来了无比的信心和希望。然而，从动物实验到人体应用，横亘着一条巨大的鸿沟。就在这时，研究人员基于对疾病本质的深刻理解，产生了一个革命性的洞见：在正常的健康大脑中，常规的骨髓移植（traditional Bone Marrow Transplantation, tBMT）很难实现大脑小胶质细胞的替换。但是，ALSP患者的大脑是一个特殊的战场！他们自身的CSF1R突变小胶质细胞天生“体弱多病”，在与外来健康细胞的竞争中处于天然的劣势。

这意味着，对于ALSP患者而言，或许并不需要复杂的Mr BMT方案，临床上早已成熟的常规tBMT，就可能足以实现高效的小胶质细胞替换！为了验证这一大胆的假设，研究团队首先在ALSP小鼠身上进行了测试。他们直接对ALSP小鼠进行了常规的tBMT，结果发现，小胶质细胞的替换效率高达84.08%，与复杂的Mr BMT方案效果相当！

这一发现为临床转化铺平了道路。研究团队迅速启动了一项临床研究，招募了8名确诊的ALSP患者，为他们进行了tBMT治疗。通过非侵入性的脑部影像学技术和长达24个月的临床随访，研究人员见证了令人鼓舞的转变：

大脑“新陈代谢”的重启：通过18F-FDG PET扫描，在接受tBMT治疗12个月后，所有患者的大脑葡萄糖代谢水平均显著升高，暗示着健康的、代谢活跃的小胶质细胞已成功“入驻”。

疾病进程的“刹车”：磁共振成像（MRI）结果显示，接受了tBMT治疗的患者，其大脑的病理进展被有效“刹车”，在长达24个月的随访期内，大脑结构保持稳定，没有出现新的损伤。

运动与生活能力的维持：通过专业量表评估，未经治疗的患者运动功能和自理能力在一年内急剧恶化。而接受了tBMT的患者，其运动功能和生活能力在24个月的随访期内保持了稳定。

认知功能的“冻结”：同样，未治疗组的认知分数持续下降，而治疗组的认知能力则稳定地维持在移植后的水平。

这些来自人体的珍贵数据，与小鼠实验的结果高度一致，共同指向了一个清晰的结论：小胶质细胞替换疗法，能够有效中止ALSP这种致命性神经退行性疾病在人体内的进展，稳定患者的神经功能，为他们带来了前所未有的希望。

脑疾新曙光：开启“微管家”的换岗时代

这项发表于《科学》的研究，无疑是神经科学和临床医学领域的一项重大突破。它不仅仅是为ALSP这一种罕见病带来了首个有效的治疗策略，其意义更为深远。

首先，它深刻地揭示了小胶质细胞在大脑健康与疾病中的核心地位。通过“替换”这一终极手段，研究人员证明了，修复这些“管家”的功能，足以改变整个大脑的病理走向。

其次，它为一类被称为“小胶质细胞病（microgliopathy）”的疾病（即小胶质细胞是主要病因的疾病）开辟了全新的治疗范式。更令人兴奋的是，这种“替换”策略的潜力可能不止于此。在许多其他神经退行性疾病中，如阿尔茨海默病、帕金森病等，小胶质细胞虽然不是始作俑者，但其功能失常往往会加剧疾病的恶化。MISTER策略为干预这些疾病提供了一种全新的、极具想象力的可能性。

最后，这项研究本身也是一个从基础研究到临床转化无缝衔接的完美范例。它始于对疾病机制的深刻洞察，通过构建精准的动物模型进行原理验证，最终巧妙地利用疾病自身的弱点，将一种成熟的临床技术（tBMT）“旧瓶装新酒”，成功地应用于新的适应症。

大脑的奥秘依然深邃，但通过替换其“免疫管家”来重启大脑的健康程序，这扇充满希望的大门已被推开。我们有理由相信，随着科学的不断进步，更多曾经被认为是“不治之症”的脑部疾病，终将迎来属于它们的黎明。