撰稿 | Tom 浙江大学

排版 | AiBrain 编辑团队

近期，来自美国赛诺菲公司（Sanofi）罕见病研究部门的Timothy R. Hammond团队在Nature neuroscience发文，阐明了小胶质细胞的铁死亡易感性及其调控机制。

作者首先运用人诱导多能干细胞（iPSC）系统构建了神经元、星形胶质细胞和小胶质细胞的三重共培养系统。用铁离子（硫酸亚铁）和铁死亡促进剂RSL3（铁死亡重要调控分子GPX4的抑制剂）诱导细胞铁死亡，发现铁离子和RSL3共处理导致大部分小胶质细胞在18小时后死亡，但是神经元和星形胶质细胞在处理20小时后才陆续死亡，这提示小胶质细对铁死亡可能更易感。

图1：三重共培养体系中，小胶质细对铁死亡最为敏感

为了进一步探究小胶质细对铁死亡压力的响应过程，作者对不同处理组的共培养体系进行了单细胞测序分析，发现铁离子和RSL3共处理组的小胶质细胞发生了显著的转录组改变，通路富集分析显示不仅铁死亡通路上调，免疫反映、趋化因子等通路也发生上调。作者将这些特征命名为小胶质细胞铁死亡相关转录特征（ferroptosis-associated transcriptomic signature  FAS）。

图2：铁离子+RSL3刺激导致小胶质细胞发生显著的转录改变

作者从铁死亡相关小胶质细胞的差异基因入手，分析了小胶质细胞在面对铁死亡压力时的特征。作者找到了CXCL8和FTH1这两个在铁死亡刺激后的小胶质细胞内选择性表达的基因。其中，FTH1编码了铁蛋白的重链，对调节细胞铁代谢十分重要，作者发现在铁死亡刺激后，只有小胶质细胞的FTH1表达出现上调，其他神经细胞的FTH1表达没有显著差异，提示了小胶质细胞独特的铁死亡响应模式。此外，铁死亡刺激也引发了小胶质细胞的炎症反应。

铁死亡介导了许多神经退行性疾病，那么小胶质细胞的铁死亡是否也参与其中呢？作者首先在三重共培养实验中发现，移除了小胶质细胞后，系统对铁死亡的抵抗性显著提高，系统中的毒性脂质过氧化物水平也出现下降。在使用抗氧化性的铁死亡抑制剂或贴螯合剂后，部分逆转了小胶质细带来的额外神经毒性，提示小胶质细胞的铁死亡响应对其他神经细胞的铁死亡产生影响。

作者分析了人样本PD、ALS等多种神经退行性疾病的单细胞测序数据，发现小胶质细胞中均有铁死亡相关转录特征的改变，提示小胶质细胞铁死亡参与了神经退行性疾病的病理过程。

图3：小胶质细胞促进了共培养系统的铁死亡

为了找到小胶质细胞特有的铁死亡调控的关键分子，作者构建了CRISPR筛选系统，作者发现了除了ACSL4这一被关注较多的铁死亡相关基因，SEC24B 这一分子在不同时间的铁死亡刺激下都能对小胶质细胞的铁死亡易感性产生影响。SEC24B是COPⅡ调节的内质网到高尔基体运输系统的一部分，广泛影响了自噬、内吞等和铁死亡有密切联系的通路。作者进一步发现SEC24B敲除显著提高了小胶质细胞对铁死亡的抵抗性，但是这似乎和SEC24B介导的铁蛋白转运无关，作者猜测，SEC24B可能调控了更上游的细胞内铁池。

图4：靶向小胶质细胞的CRISPR筛选策略

图5：SEC24B敲除提高小胶质细胞对铁死亡的抵抗性

最后，作者靶向小胶质细胞进行了化合物的建库筛选，找到了p53抑制剂、HIF-1α抑制剂等，能够显著提高小胶质细胞对于铁死亡的抵抗性，这对靶向小胶质细胞铁死亡的临床研究有一定参考价值。

图6：靶向小胶质细胞铁死亡的化合物筛选系统

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