科研灵感从哪里来，当然是从文献来啊。
近日，发表在Nature的一篇文章《APOE4/4 is linked to damaging lipid droplets in Alzheimer’s disease microglia》，将脂滴与阿尔兹海默症联系起来。
无疑，大大扩展了我们对阿尔兹海默症发病机理的认知。
我们知道，科学问题对于一项科学研究至关重要。小编看见这篇文章的第一个念头就是，为什么他们要去探究脂滴和阿尔兹海默症之间的关系呢？
带着这个疑问去阅读文章，发现竟是由一篇Meta分析带来的灵感。
这篇meta分析文章《Genetic meta-analysis of diagnosed Alzheimer’s disease identifies new risk loci and implicates Aβ, tau, immunity and lipid processing》于2020年发表于Nature genetics。
如题所示文章通过Meta分析确定了新的风险位点，涉及到Aβ、tau、免疫和脂质加工。
该文章给了作者灵感：脂质可能和阿尔兹海默症有关。于是作者展开了对脂质和阿尔兹海默症关系的探究。
那么我们来看看作者是怎样安排实验的。
首先，转录组测序安排，由于大量的阿尔兹海默症患者脑组织标本为冰冻标本，难以进行单细胞测序，作者选择了单核RNA测序。作者将标本分为三个组别，依次是患有 AD 且具有APOE4/4 基因型的个体，患有 AD 和 APOE3/3 基因型的个体，具有APOE3/3 基因型的年龄和性别匹配的对照个体。
为什么要选择APOE基因呢？因为APOE与脂质代谢相关，且是研究最为广泛的阿尔兹海默症风险基因，临床诊断时APOE基因分型可作为一项对阿尔兹海默症诊断的评估内容。APOE有三个等位基因ε2、ε3和ε4，其中ε2 等位基因通常被认为对阿尔茨海默病具有保护作用；ε3 等位基因被认为是中性的；ε4 等位基因与阿尔茨海默病的风险增加密切相关。
对单核RNA测序的结果进行差异基因分析，作者发现ACSL1是最显著的差异基因，进一步对细胞亚群分析发现，ACSL1在小胶质细胞中显著上调。
第二步，表型（大多数表型是首先出场，文中放到第二步，当然也亦无不可），作者通过对三组患者标本进行油红染色及阿尔兹海默模型鼠海马体中小胶质细胞（标志物IBA1染色），中性脂质（LipidSpot染色），证实了脂质积累确实与阿尔兹海默症病理学相关。
第三步，表型进一步验证。作者将含APOE4/4或APOE3/3 的iPS细胞(iPS细胞为诱导多能干细胞）分化为小胶质细胞（iMG），用中性脂质荧光染料 （LipidSpot）染色，发现与APOE3/3 iMG 相比，APOE4/4 iMG 中的脂滴积累更多。此外，用原纤维 Aβ （fAβ）处理iMG细胞（fAβ 处理细胞是模拟阿尔茨海默症发病的常用体外模型），也观察到同样结果。为了避免该现象为iMG细胞特有，作者在原代大鼠小胶质细胞细胞，原代人巨噬细胞和小鼠BV2小胶质细胞中都观察到类似现象。此外，通过透射电镜还观察到fAβ处理时iMG中的脂滴浓度增加，作者进一步用CARS成像发现脂滴光谱与不饱和甘油三酯光谱重叠。那么，这些增加的脂滴是否响应fAβ处理后的从头合成呢？带着这一问题，作者用氘代葡萄糖（d-葡萄糖）培养BV2 小胶质细胞，通过脂质组学分析发现，在fAβ处理后，d-葡萄糖的甘油三酯掺入随时间依赖性增加。问题又来了，哪些脂质合成基因在脂质积累中起作用呢？作者通过流式细胞分选对单核细胞系U937进行了全基因组CRISPR-KO筛选，发现ACSL1是脂滴形成的核心基因，且通过ACSL1抑制剂（Triacin C)可以消除经fAβ处理后在APOE4/4 iMG中脂滴的积累。
第四步：机制探究。为了评估具有脂滴积累的小胶质细胞的转录组学和表观遗传状态，作者对脂滴高和脂滴低iMG进行了FACS分选，然后进行了ATAC-seq和RNA-seq。经过分析，发现脂滴积累高的小胶质细胞的特异性峰显示与NF-κB家族转录因子相关。但是作者并没有深入展开对NF-κB通路的研究（估计是该通路太烂熟了），而是基于差异基因，鉴定出抗菌相关蛋白cathelicidin或CAMP，经过分析并结合溶酶体和趋化因子的检测，作者得出结论，含脂滴的APOE4/4 iMG在吞噬作用中功能失调，积累溶酶体并分泌炎症因子。
做到这里，难免给人一种内容较为单薄大的感觉。因此，作者继续探究经fAβ处理后在 iMG 中脂滴积累的调控因子，使用靶向所有人类激酶、磷酸酶和已知药物靶标的约 2,000 个基因的“可成药基因组”进行CRISPR-KO筛选，发现最显著的基因是PIK3CA，于是作者测试了小分子PI3K抑制剂GNE-317对 iMG脂滴积累的影响，发现确实能减少脂滴积累，机制涉及到PI3K/mTOR 和自噬通路，同样的，作者也是点到为止，没有特别深入展开研究。
接下来，作者做了一项有意思的实验。将APOE4 / 4 iMG分为LD高（前10%BODIPY信号）和LD低（后10%BODIPY信号）两部分，并在神经基底培养基中培养12小时以产生条件培养基。用上述条件培养基及未经处理的对照完全培养基对APOE4 / 4 iPS细胞来源的人神经元进行培养。进而探究脂滴积累的小胶质细胞对神经元的影响。结果发现脂滴高度积累的小胶质细胞诱导神经元中的Tau磷酸化和凋亡。
作为一篇顶刊文章，本文有哪些优点呢？
科学问题新颖，确立了阿尔兹海默症与脂质关系的探究
2.研究手法巧妙，找到了脂质代谢关键基因ACSL1，由于该基因在脂肪酸代谢中研究较为普遍，作者并不是围绕该基因展开研究，而是顺势引入了脂滴，这就是画龙点睛了。
3，在机制方面，作者本想通过测序及CRISPR-KO 筛选发现一些新的靶标，可事与愿违，我们不难发现作者陷入了困境，尽管有所发现，但诸如NF-κB及通过自噬等通路降低脂滴水平均是前人研究过的，缺乏新意。不过有相当工作量体现，并且在机制无法深入展开，作者选择用脂滴高的 iMG条件培养基诱导神经元，发现促进神经元Tau磷酸化和凋亡，也是很好的创意。
值得一读！
参考文献：
1. Haney MS, Pálovics R, Munson CN, Long C, Johansson PK, et al. 2024. APOE4/4 is linked to damaging lipid droplets in Alzheimer's disease microglia. Nature 628:154-61
