激活Wnt信号通路可逆转APOE4诱导的阿尔茨海默病髓鞘损伤

作为迟发型阿尔茨海默病（Alzheimer's Disease, AD）最强的遗传风险因素，APOE4等位基因长期以来因其在淀粉样蛋白斑块沉积和神经炎症中的作用而备受关注。然而，越来越多的神经生物学证据表明，APOE4同样会严重损害大脑的白质神经传导纤维，破坏由少突胶质细胞形成的保护性髓鞘结构，从而降低电信号在神经元轴突上的传递效率。

近日，来自麻省理工学院（MIT）皮考尔学习与记忆研究所（Picower Institute for Learning and Memory）的研究团队在国际顶尖学术期刊《Cell Stem Cell》上发表了一项突破性研究。他们阐明了少突胶质细胞髓鞘化障碍的精确分子机制：APOE4基因变异通过抑制核心的Wnt信号通路，使必需脂肪酸异常蓄积于毒性胞内脂滴中，无法正常转化为包裹轴突的绝缘髓鞘。更为关键的是，研究人员证实通过药物重激活Wnt信号通路，能够逆转人类脑类器官及AD小鼠模型中的髓鞘损伤。

在先前的研究中，MIT神经科学教授、衰老大脑计划主任李惠惠（Li-Huei Tsai）实验室曾发现APOE4会促使少突胶质细胞蓄积大量脂滴并扰乱正常髓鞘化过程。但由于脂质代谢紊乱可由多种上游通路诱发，寻找驱动该病理的根本原因需要全景式、无偏倚的筛选方法。

为此，论文第一作者Leyla Akay博士在体外培养的人源APOE4少突胶质细胞中，开展了全基因组CRISPR基因敲除筛选。实验结果显示，敲除激活Wnt通路的基因会显著加剧脂滴积累；相反，沉默Wnt通路的抑制因子则能够有效清除胞内异常脂滴。与此同时，研究团队利用ATAC-seq技术对人源少突胶质细胞培养物及人类死后大脑样本的染色质可及性进行了分析，将APOE4携带者与中性的APOE3携带者进行对比。染色质图谱与功能基因筛选结果高度吻合：APOE4携带者细胞中促进Wnt信号转导的基因区域其开放度和转录可及性均显著下降。

生化机制层面的深入解析进一步证实，少突胶质细胞内的Wnt通路由两个关键蛋白的动态竞争所主导：促进Wnt激活的β-catenin和抑制通路的GSK3β。在APOE4少突胶质细胞内，β-catenin水平严重下调，而GSK3β表达量却异常高企，导致Wnt信号处于深度受抑状态。

基于该失衡机制，研究团队展开了一系列针对性的小分子干预实验：

1. 在健康的APOE3细胞中，利用化合物Dif3上调GSK3β表达，可人为诱导病理性脂滴积累；
2. 在APOE4细胞中，使用高选择性小分子抑制剂CHIR99021靶向抑制GSK3β，能迅速恢复Wnt通路活性，并大量消除细胞内蓄积的脂滴；
3. 在由APOE4少突胶质细胞与神经元共培养构筑的人脑类器官模型中，抑制GSK3β成功促进了神经元轴突生长，并显著重建了髓鞘包裹结构。

为了评估该策略在复杂活体系统中的疗效，研究人员在携带人类APOE4基因并表现出AD相关Tau蛋白病变的小鼠模型中给药CHIR99021。结果显示，接受治疗的小鼠在海马区（负责记忆形成的关键大脑区域）的病理性脂滴沉积大幅减少，更重要的是，小鼠海马组织的健康成熟髓鞘水平较未受药对照组实现了显著恢复。

值得注意的是，GSK3β同时也是驱动Tau蛋白异常过度磷酸化的核心激酶。因此，靶向Wnt-GSK3β信号轴不仅能够直接挽救大脑的白质绝缘与髓鞘代谢障碍，还为减缓Tau病理损伤提供了兼顾双重靶点的全新转化治疗契机。该研究也充分证明了结合全基因组CRISPR筛选与染色质表观组学在解析神经退行性疾病中特定脑细胞代谢缺陷机制上的强大潜力。