Tau病变，其特征表现为Tau蛋白聚集，是一组异质性的神经退行性疾病。最常见的Tau病变性疾病包括阿尔茨海默病（AD），以及具有Tau病变的额颞叶退行性疾病亚型（frontotemporal lobar degenera- tion with Tau pathology，简称FTLD-Tau），如皮克病（Pick’s disease，简称PiD）、皮质基底退化（corticobasal degeneration，简称CBD）、进行性核上性麻痹（progressive supranuclear palsy，简称PSP）等【1】。Tau由单一基因（MAPT）编码，由于外显子10的选择性剪接，产生六种异构体，包括包含三个（3R）或四个（4R）微管结合重复序列的异构体【2】。Tau病变性疾病有三种亚型，即3R、4R和3R/4R混合型，并且，低温电子显微镜（cryo-EM）技术已经揭示了不同Tau纤维结构。AD（3R/4R）、PiD（3R）、CBD（4R）和PSP（4R）中的Tau纤维在结构上是不同的【3,4】。导致FTLD-Tau家族性病例的MAPT突变中，许多突变改变了3R-4R的比例【5,6】；包括P301 S/L在内的几种突变位于外显子10【7】，因此是4R特异性的。

人诱导多能干细胞（Human induced pluripotent stem cell，简称hiPSC）来源的神经元在模拟神经系统疾病，包括但不限于Tau病变性疾病，价值并不明显。结合CRISPR-Cas9技术，iPSC来源的神经元平台通过等位基因改造，实现了精确的疾病模型化和功能基因组学分析，从而可以识别疾病相关调控因子。然而，即使在长时间培养后，iPSC来源的神经元表达的4R Tau水平也非常低，因此不适合模拟如PSP这样的4R Tau病变性疾病。包含外显子10的Tau水平低也限制了它们在模拟位于外显子10的显性家族性FTLD-Tau突变方面的相关疾病。此外，还难以在人类iPSC来源的神经元中复现稳定的Tau聚集。尽管在MAPT-P301L或MAPT-IVS10 + 16 iPSC神经元中未观察到不溶性Tau聚集，但在120天后，可以观察到数目稀少的Tau包含体。导致这一现象的一个重要因素可能是iPSC来源的神经元中缺乏4R Tau。

近日，来自美国纽约Weill Cornell Medicine的Shiaoching Gong和Li Gan研究组在Cell上发表题为Human iPSC 4R tauopathy model uncovers modifiers of tau propagation的文章，成功建立了一套稳健且具有扩展能力的人类iPSC 4R Tau病变性疾病模型。

Tau病变性疾病是与年龄相关的神经退行性疾病，其具体机制仍然知之甚少，原因之一是缺乏适当的人类模型。作者将hiPSC来源的神经元细胞系工程化，使其在分化成神经元时表达4R Tau和携带P301S MAPT突变的4R Tau。在接种Tau纤维后，4R-P301S神经元逐渐产生Tau包含体，并重现了Tau病变性疾病的表型特征，包括共享的转录组特征、自噬小体积累、Tau聚集的渐进扩散、异常神经活动以及内溶酶体通路功能障碍。接下来，作者展开针对与Tau病理生物学相关的基因的CRISPRi筛选，并识别出500多个可能的Tau传播遗传修饰因子，包括视黄醇转运蛋白VPS29和泛素折叠修饰蛋白（UFMylation）级联反应中的基因。在PSP和AD大脑中，带有神经原纤维缠结的神经元中，泛素折叠修饰蛋白级联反应被改变。体外和体内抑制泛素折叠修饰蛋白级联反应，可以有效抑制Tau传播。

综上所述，作者展示了一套稳健且可扩展的人类iPSC 4R Tau病变性疾病模型。通过工程化hiPSC细胞系，使其在分化成神经元时表达4R Tau和携带P301S MAPT突变的4R Tau（4R-P301S），并确定了4R-P301S神经元可以在一定程度上模拟Tau病变性疾病的病理特征。另外，作者还整合CRISPRi和功能基因组筛选，识别出参与Tau病变性疾病的新分子和通路，为发现潜在的治疗策略提供了新思路。

当然，这套模型的主要缺陷有两处，一是无法复刻人类大脑中衰老神经元的特征，而衰老是AD的发病诱因之一；二是并没有重现AD的Tau病变，因为AD病人所携带Tau是3R/4R复合型，而这套模型仅表达4R。这两点也是升级本模型的重点方向。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.03.015

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