Nat Neurosci：巨噬细胞“变脸”之谜！科学家用基因剪刀破解多发性硬化症炎症密码

想象一下，你身体的保卫部队突然翻脸，开始攻击自己的通讯网络—这就是多发性硬化症（MS）患者每天面对的现实。全球约有280万人受此病困扰，其中女性患病率是男性的2-3倍，多在20-40岁间发病。这种自身免疫性疾病导致免疫系统错误攻击神经纤维的髓鞘，引发视力下降、行动困难、平衡障碍等一系列神经功能缺损。

在这场“内战”中，巨噬细胞扮演着令人困惑的双重角色：它们既是炎症推手，也是修复助手。正是这种双重性，让科学家们既想靶向它们控制疾病，又担心破坏修复过程。以往研究多在培养皿中进行，但细胞在塑料器皿中的行为，与在活体复杂环境中大相径庭，近日，一篇发表在国际杂志Nature Neuroscience上题为“In vivo CRISPR screen reveals regulation of macrophage states in neuroinflammation”的研究报告中，来自路德维希-马克西米利安-慕尼黑大学等机构的科学家们通过研究联手破解了这个难题。

文章中，研究人员使用了一种特殊的小鼠前体细胞—Hoxb8细胞，这类细胞能在实验室中长期存活，并分化为各类免疫细胞，他们通过CRISPR基因编辑技术，在这些细胞中敲除特定基因。研究者表示，就像给细胞卸下不同的武器，看它们如何战斗。研究人员将这些经过编辑的细胞移植到患有实验性自身免疫性脑脊髓炎的小鼠体内，这正是多发性硬化症的常用动物模型。移植时机精心选择在疾病高峰前约一周，让这些外来细胞完全融入小鼠体内，展现出与原生巨噬细胞相同的行为特征。

意外发现：教科书与现实的差距

文章中，研究人员筛选了超过100种细胞因子受体和信号分子，结果令人惊讶。在活体模型中，干扰素-γ、肿瘤坏死因子-α、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子和转化生长因子-β被确定为巨噬细胞极化的关键调节因子。而体外研究中众所周知的调节因子—IL-4、IL-10和IL-13，在这个多发性硬化症活体模型中，在所观察的时间点并未指导巨噬细胞极化。这就像发现某些只在排练中有效的指令，真正上台时却不管用了，它提醒我们，活体环境的复杂性远超培养皿。

技术融合：从单细胞看到细胞“现场直播”

研究人员不满足于单一技术，他们将CRISPR筛选与单细胞转录组学结合，对编辑后的巨噬细胞进行单细胞水平分析；同时通过活体成像技术，直接观察这些细胞在脊髓病变中的实时行为。研究人员能在一周内筛选数百个基因，而无需为每个靶点培育单独的转基因小鼠品系，这大大加速了发现过程。这种组合技术让研究人员能绘制巨噬细胞表型的单细胞分辨率图谱，观察它们在活体组织中的迁移、吞噬碎片和氧化活性。

跨物种验证：从小鼠到人类的线索

研究人员没有止步于动物模型，他们通过比较转录组分析发现，神经炎症细胞因子特征在髓系细胞群、中枢神经系统分区乃至不同物种间是保守的。这意味着小鼠模型中的发现，很可能也适用于人类多发性硬化症患者。研究者表示，他们的方法提供了一个概念框架：先在动物模型中深入研究我们认为与病理相关的候选基因，收集足够信息，然后利用人类疾病数据，判断临床前研究的方向是否与多发性硬化症患者相关。鉴于许多临床前发现难以转化为临床应用，在疾病模型的基础研究中检查潜在相关性显得尤为重要。

体内CRISPR筛选鉴定出调控神经炎症病变中巨噬细胞极化的细胞因子受体

目前市场上尚无直接靶向巨噬细胞的疗法。研究团队计划利用他们的方法进行更多CRISPR筛选，希望能发现可被药物靶向、并能减少神经炎症的基因。尽管技术进步，许多参数（如细胞的精确空间定位、到达时间和与邻近细胞的相互作用）仍在以我们刚刚开始揭示的方式塑造这些状态转变。

如今，研究人员拥有一个坚实的方法学流程，计划深入研究巨噬细胞生物学中可能与促修复转变相关的方面。例如，是否有已知药物靶点在巨噬细胞调控中发挥作用？是否有对生活方式和年龄敏感的表观遗传变化，使这些细胞从更多促修复转向更多促损伤？还有很多值得探索。

这项研究的核心突破是方法论上的：建立了一个可在活体动物中进行高通量CRISPR筛选的平台，结合单细胞分析和活体成像，为研究免疫细胞在复杂生理环境中的行为提供了前所未有的分辨率。这一技术突破，不仅为多发性硬化症研究打开了新窗口，也为自身免疫性疾病和神经炎症领域的药物开发提供了全新工具。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

de la Rosa, C., Kendirli, A., Baygün, S. et al. In vivo CRISPR screen reveals regulation of macrophage states in neuroinflammation. Nat Neurosci (2025).doi：10.1038/s41593-025-02151-6