《Cell Reports》：Zombosomes are anucleated cell couriers that spread α-synuclein pathology
编辑推荐：
本研究揭示了星形胶质细胞释放的一种新型无核运动结构——僵尸小体（zombosomes），其通过携带病理性的α-突触核蛋白（α-syn）聚集体，在帕金森病（PD）病理播散中扮演关键角色。研究人员利用人诱导多能干细胞（hiPSC）模型及人脑组织验证，发现僵尸小体具有自主运动能力，并能将α-syn病理传递给神经元及脑类器官。该发现为神经退行性疾病的传播机制提供了全新视角，对开发阻断病理进展的策略具有重要意义。
在人类大脑这个复杂的网络中，细胞间的信息交流是维持正常功能的基础，但某些沟通渠道也可能被疾病“劫持”，成为病理蛋白扩散的“特洛伊木马”。帕金森病（Parkinson’s disease, PD）等神经退行性疾病的特征之一，是错误折叠的α-突触核蛋白（alpha-synuclein, α-syn）像朊病毒一样，在大脑不同区域间逐步扩散。作为大脑中数量最多、功能最复杂的胶质细胞，星形胶质细胞（astrocytes）在清理细胞碎片和蛋白聚集体方面扮演着“清道夫”的角色。然而，越来越多的证据表明，它们也可能在未能彻底降解这些有害物质后，意外地成为病理蛋白传播的“中转站”。那么，星形胶质细胞究竟通过何种精密机制，参与这场危险的“货物”转运？解开这个谜团，不仅对理解大脑的基本生理通讯至关重要，更可能为遏制PD等疾病的进展找到关键靶点。
近期，一项发表于《细胞·报告》（Cell Reports）的研究为我们带来了突破性的发现。由瑞典乌普萨拉大学的Abdulkhalek Dakhel、Anna Erlandsson等人领导的研究团队，首次报道了一种由星形胶质细胞释放的、独特的无核运动结构——他们将其命名为“僵尸小体”（zombosomes）。令人惊讶的是，尽管没有细胞核，这些“僵尸小体”却能在脱离母细胞后，像微型的独立生命体一样自主移动。更关键的是，研究证实，病理性的α-syn聚集体能够“劫持”这一天然的通讯系统，从而实现在细胞间的有效播散，甚至在复杂的三维人脑类器官中成功诱导出病理特征。这项研究为我们理解神经退行性疾病的传播机制打开了一扇新窗口。
为了深入探究僵尸小体的特性及其在疾病中的作用，研究人员综合运用了多种关键技术。研究的核心模型系统是人诱导多能干细胞（human induced pluripotent stem cells, hiPSCs）分化的星形胶质细胞、神经元、小胶质细胞以及人脑皮质类器官（cerebral organoids），确保了研究结果与人类生理的相关性。细胞培养与实时成像（live cell imaging）技术是发现和表征僵尸小体运动行为的基础。为了纯化这些无核结构，研究团队创新性地建立了基于荧光激活细胞分选（Fluorescence-activated cell sorting, FACS）的方法，依据其高波形蛋白（vimentin）表达和缺乏细胞核（Hoechst染色阴性）的特征进行分离。蛋白质组学分析（mass spectrometry proteomics）则用于解析僵尸小体的分子构成。在功能研究中，研究人员使用α-突触核蛋白预形成纤维（alpha-synuclein preformed fibrils, α-syn PFF）处理细胞来模拟病理环境，并通过免疫细胞化学（immunocytochemistry, ICC）、蛋白质印迹（western blot）、透射电子显微镜（transmission electron microscopy, TEM）以及邻近连接技术（proximity ligation assay, PLA）等多种方法，在体外模型和人脑组织切片（来源于乌普萨拉生物样本库）中验证了僵尸小体携带和传播α-syn病理的能力。
僵尸小体：一种源自人星形胶质细胞的独特细胞穿梭体
研究人员通过分析hiPSC来源的星形胶质细胞的延时录像，发现了一种从细胞突起上“出芽”脱落的细胞外结构，即僵尸小体。与所有已知的神经系统囊泡不同，僵尸小体在脱离母体后仍能紧密贴附在培养皿表面并进行主动迁移。它们缺乏细胞核，体积比源星形胶质细胞小约20倍，但其运动并不依赖于细胞凋亡。运动轨迹分析表明，僵尸小体具有复杂的多向运动模式，符合定向运动模型，而非颗粒的被动漂浮。免疫染色显示，僵尸小体内部无细胞核，但含有异常致密、强度更高的波形蛋白信号，这成为其后鉴定的关键标志。此外，僵尸小体还表达星形胶质细胞的标志物，如胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein, GFAP）、肌动蛋白（actin）及其相关蛋白，以及水通道蛋白4（Aquaporin 4, AQ4）、S100β、ALDH1L1等，确认了其星形胶质细胞来源。
僵尸小体含有细胞器
通过差速离心和过滤进行富集后，透射电镜分析显示僵尸小体中心由紧密堆积的纤维状结构填充，无细胞核迹象，但其边缘靠近膜的位置散布着完整的细胞器，包括线粒体、溶酶体/自噬体以及内质网。免疫细胞化学证实了线粒体（MitoTracker）、溶酶体（LAMP1/LAMP2阳性）和自噬体（LC3b阳性）的存在。僵尸小体还含有RNA、核糖体翻译起始因子EIF2，以及与外泌体（Flotillin-1）、基质金属蛋白酶-2（matrix metalloproteinase-2, MMP2）和自噬（p62）相关的蛋白。与从小细胞外囊泡（small extracellular vesicles, EVs）的对比发现，僵尸小体在大小和波形蛋白含量上均与EVs有显著区别，证实了其独特性。通过FACS分选无核、高波形蛋白表达的僵尸小体并进行蛋白质组学分析，发现波形蛋白的肽段谱图匹配数（peptide-spectrum matches, PSMs）最高，其余高表达蛋白多为结构/运动蛋白（60%）、代谢蛋白（25%）和信号/胞吐蛋白（15%），如膜联蛋白A2（Annexin A2）。
僵尸小体具有播散和诱导α-syn病理的能力
鉴于其运动性和运载能力，研究人员推测僵尸小体可能被病理蛋白 aggregates “劫持”。用声处理过的荧光标记α-syn PFF处理星形胶质细胞后，活细胞成像显示，暴露于PFF的星形胶质细胞会释放携带α-syn沉积物的僵尸小体，这些僵尸小体在培养体系中迁移并被邻近星形胶质细胞摄取。蛋白质印迹和免疫细胞化学均证实了α-syn存在于富集的和FACS分选的僵尸小体中。将来自PFF处理星形胶质细胞的僵尸小体与未暴露的受体星形胶质细胞共培养，仅3天后即可在约10%的受体细胞中检测到α-syn病理。僵尸小体的产生速率不受α-syn处理影响，且这种携带蛋白聚集体的现象并非α-syn特有，暴露于tau蛋白纤维的星形胶质细胞同样会释放含tau的僵尸小体。更重要的是，将含α-syn的僵尸小体与hiPSC来源的神经元共培养4周后，神经元内出现了明显的磷酸化α-syn（phosphorylated α-syn, p-α-syn）沉积，病理水平显著升高。
僵尸小体浸润并在皮质类器官中播散α-syn病理
在更复杂的人脑皮质类器官模型中，将FACS分选的、来自PFF处理星形胶质细胞的僵尸小体或整个细胞添加到6月龄的类器官中，孵育10周。活体成像和免疫组织化学证实，分选的僵尸小体成功浸润类器官。与对照组或接受完整星形胶质细胞的类器官相比，接受α-syn僵尸小体的类器官显示出非常明显的p-α-syn沉积。蛋白质印迹分析进一步表明，通过僵尸小体递送的PFF能显著诱导类器官裂解物中可溶性和不可溶性组分的内源性α-syn水平升高，而通过完整细胞递送则无此效果，尽管细胞携带的α-syn总量是僵尸小体的10倍。这强烈提示僵尸小体在α-syn病理的细胞间传递和“播种”中具有独特而重要的作用。
人脑中的僵尸小体以其特征性波形蛋白表达为标志并可携带磷酸化α-syn
对人脑纹状体冠状切片的免疫组化染色证实了体内僵尸小体样结构的存在。共聚焦显微镜Z轴扫描发现了缺乏细胞核、具有致密波形蛋白信号的小球体，其形态特征与培养的僵尸小体相似。这些波形蛋白阳性的僵尸小体与GFAP阳性的星形胶质细胞终足或S100β阳性的星形胶质细胞胞体分离，证明其独立的细胞间性质。在帕金森病患者和对照组的脑组织中，僵尸小体的数量无显著差异，表明其产生可能是一种生理过程。重要的是，通过邻近连接技术，在帕金森病患者脑组织的纹状体和黑质中，检测到了波形蛋白和磷酸化α-syn（p-S129）的共定位信号，呈散在点状或细胞内积聚的球状，提示人脑中的僵尸小体确实可以携带病理性的α-syn。
综上所述，这项研究首次揭示了一种名为僵尸小体的新型星形胶质细胞信使。僵尸小体是无核的，却具备自主运动能力，能够携带包括完整细胞器和病理蛋白在内的多种“货物”，在细胞间进行传递。在帕金森病的背景下，病理性的α-syn聚集体巧妙地“劫持”了这一天然的细胞通讯途径，从而促进了疾病在大脑中的播散。该研究不仅深化了我们对星形胶质细胞在神经退行性疾病中复杂作用的理解，更重要的是，它揭示了一条此前未知的病理传播机制。尽管该研究主要基于体外模型和类器官，且需要在活体动物模型中进行进一步验证，但僵尸小体的发现为未来开发针对帕金森病及其他类似蛋白聚积疾病的新治疗策略提供了崭新的思路和潜在的干预靶点。
