《Scientific Reports》：Brain organoid models of SZT2-related disease reveal an overproduction of outer radial glial cells through mTORC1 activation
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本研究针对SZT2相关疾病中巨脑畸形的发病机制，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建SZT2突变人脑类器官模型，发现突变体类器官的脑室下区（SVZ）中外放射状胶质细胞（oRGCs）数量显著增加，并伴随mTORC1信号通路过度激活。结果表明SZT2缺失通过mTORC1上调促进oRGCs增殖及上层神经元生成，为巨脑畸形病理机制提供新见解，并为mTOR抑制剂治疗提供理论依据。
SZT2基因双等位基因功能缺失突变会导致神经发育性疾病，患者表现为发育迟缓、难治性癫痫和巨脑畸形等典型症状。SZT2蛋白是KICSTOR复合体的关键组分，通过调控氨基酸敏感性通路抑制mTORC1（雷帕霉素机制靶标复合物1）活性。尽管先前研究在患者来源的淋巴母细胞系中观察到mTORC1的持续性激活，但SZT2功能障碍如何影响人脑发育的具体机制仍不清楚。尤其巨脑畸形作为SZT2相关疾病的核心特征，其背后是否存在皮质扩张的细胞基础，成为研究人员亟待解答的问题。
为揭示SZT2在人类脑发育中的作用，Emi Sato、Yuji Nakamura等研究人员在《Scientific Reports》上发表了最新研究。他们通过CRISPR/Cas9基因编辑技术构建SZT2突变的人诱导多能干细胞（iPSCs），并利用脑类器官模型模拟早期神经发育过程。研究发现，SZT2突变类器官的脑室下区（SVZ）中外放射状胶质细胞（oRGCs）数量显著增加，且上层神经元（SATB2+）生成增多，而底层神经元（CTIP2+）数量无显著变化。机制上，SZT2突变引起mTORC1活性上调（表现为pS6信号增强），尤其在SVZ区域最为明显。这一发现首次在人类脑类器官模型中证实SZT2缺失通过mTORC1通路驱动oRGCs过度增殖，为解释巨脑畸形提供了直接实验证据。
本研究主要采用以下关键技术：通过CRISPR/Cas9系统构建SZT2突变iPSCs克隆；利用双SMAD抑制剂法诱导脑类器官分化；通过免疫荧光染色分析脑区特异性标志物（如SOX2、TBR2、SATB2、CTIP2、pS6）；采用共聚焦显微镜进行形态计量学分析（SVZ/VZ面积比、细胞计数等）。
SZT2 MT organoids have an increased SVZ to VZ ratio
通过对比8周龄SZT2突变（MT）与野生型（WT）脑类器官发现，MT类器官的SVZ与VZ（脑室区）面积比和厚度比均显著增加，表明SVZ区域出现扩张。
SZT2 MT organoids show an increased number of oRGCs in the SVZ and upper-layer neurons in the CP
免疫荧光分析显示，MT类器官SVZ中SOX2+TBR2–的oRGCs数量显著增多，而中间祖细胞（IPCs）数量无差异。同时，皮质板样层（CP）中SATB2+上层神经元数量增加，CTIP2+下层神经元无变化。pH3染色表明细胞分裂活性未改变，提示神经元增多源于细胞命运调控而非增殖加速。
mTORC1 is activated in the SVZ of SZT2 MT organoids
pS6免疫染色显示MT类器官的SVZ、VZ和CP区域mTORC1活性均显著增强，其中SVZ区域增幅最明显，证实SZT2缺失导致mTORC1通路广泛激活。
研究结论指出，SZT2功能障碍通过mTORC1信号通路上调促进oRGCs扩增，进而增加上层神经元数量，这可能是巨脑畸形和胼胝体形态异常的结构基础。此外，mTORC1在神经元中的异常激活可能影响突触形成和神经环路，与癫痫发病相关。该研究不仅阐明了SZT2相关疾病的病理机制，还为应用mTOR抑制剂（如雷帕霉素）治疗提供了理论支持。尽管研究仅使用单一iPSC系存在局限性，但为后续功能域分析和靶向治疗开发奠定了重要基础。
