人产前脉络丛上皮亚型的顺序出现与收缩：干细胞模型揭示

来源文献: Masters H, Wang S, Tu C, Karikomi M, et al. Sequential emergence and contraction of epithelial subtypes in the prenatal human choroid plexus revealed by a stem cell model. Nature Communications. 2025;16:5213.
DOI: 10.1038/s41467-025-60361-9
原文PDF: 下载
预印本: bioRxiv 2024.06.14.599103
发表日期: 2025年6月
机构: 加州大学尔湾分校 (UC Irvine) · 病理学与实验室医学系
通讯作者: Edwin S. Monuki

核心科学问题

脉络丛上皮细胞（CPECs）负责产生脑脊液（CSF）、构成血-脑脊液屏障（BCSFB），并分泌多种因子调控大脑发育。然而，人类 CPECs 的发育谱系和亚型多样性长期未知——由于人类胎儿脉络丛组织获取困难，此前缺乏合适的体外模型来解析其发育过程。本研究回答了两个关键问题：

1. 人类脉络丛上皮细胞从何而来？ 其发育起源和谱系关系是什么？
2. CPECs 是否存在功能亚型分化？ 这些亚型如何随产前发育动态演变？

研究背景

脉络丛位于脑室内，由高度折叠的血管化上皮组织构成，核心功能包括：

• 脑脊液分泌：产生并循环 CSF，为发育中的大脑提供营养和机械缓冲
• 血-脑脊液屏障：通过紧密连接调控血液与 CSF 之间的物质交换
• CSF 成分调控：分泌转甲状腺素蛋白（TTR）等关键因子

研究瓶颈：此前缺乏有效的人类 CPEC 体外分化方案，已有的小鼠 CPEC 培养难以扩增，且种属差异限制了人类特异性发育机制的研究。

技术策略

简洁高效的 dCPECs 分化方案

研究团队从人多能干细胞（hPSCs，包括 H1 ESCs 和 iPSCs）出发，开发了一种极简分化方案：

关键创新：仅需 BMP4 + 神经诱导培养基，无需 WNT 激活剂（如 CHIR 99021），无需共培养，可规模化操作。

多维度验证体系

• 单细胞 RNA 测序：31、46、55、75 天四个时间点
• 伪时间轨迹分析：推断 CPEC 谱系树和分支动态
• 人类胎儿组织对照：妊娠中期（23 pcw）至足月（42 pcw）脉络丛组织
• 功能实验：Aβ 摄取、TTR 分泌、纤毛动态

核心发现

1. dCPECs 成功再现经典 CPEC 特性

• 细胞极性：顶端 AQP1+ 面向培养基，基底侧 AE2+ 贴附基质
• CSF 分泌功能：持续分泌 TTR，可被 BFA 阻断
• 高代谢活性：线粒体活性远高于邻近非 CPEC 细胞
• 紧密连接标志物：CLDN1 等紧密连接蛋白正确定位
• 多纤毛表型：ARL13B+ 纤毛随培养时间显著增加

图1 | dCPEC 从 hPSCs 的高效诱导及经典 CPEC 特性验证

2. 多纤毛动态演变与 Aβ 摄取

• 早期（~38 div）：多纤毛呈聚集分布
• 晚期（~80 div）：纤毛变为广泛分散分布

这一变化与人类胎儿体内观察完全一致（23 pcw 聚集 → 38 pcw 分散）。

• dCPECs 能快速摄取荧光标记的 Aβ1-42，6 小时达峰值
• Aβ 处理会促进纤毛聚集，高 Aβ 摄取与纤毛分散呈负相关

图2 | 多纤毛表型动态演变及其与 Aβ 摄取的交互作用

3. CPECs 直接起源于三能性神经上皮细胞

• 三能性神经上皮细胞（NECs） 同时产生三种后代：CPECs、神经元、神经祖细胞
• CPECs 作为直接终末分支从 NECs 分化而来
• CPECs 在分化早期即退出细胞周期（EdU/Ki67 阴性），进入 G0 期

图3 | dCPECs 直接从三能性 NECs 起源的伪时间轨迹

4. CPEC 亚型的动态分支

早期分支（31-46 div）

关键动态：C2 亚型随发育进程显著收缩——46 div 约占 10%，至 75 div 几乎消失。

晚期分支（55-75 div）

Type 1 进一步分化为两个功能互补的亚型：

图4 | CPEC 谱系树：从 NECs → Type 1/Type 2 → Type 1a/Type 1b 的动态分支

5. "出生前准备"假说：C1b 亚型的类胎盘功能

C1b 亚型的出现是为了在出生前做好准备，替代母体/胎盘的部分功能：

• 内吞/废物清除：类溶酶体降解通路
• 免疫交互：参与 CSF 中的免疫监视
• 类胎盘功能：替代胎盘的过滤和保护功能

体内验证：

• 23 pcw 胎儿 CPECs 显示 C1/C2 混合特征
• 42 pcw（足月）CPECs 中 CLDN5（C1a 标志）与 SC5D（C1b 标志）呈负相关分布
• 体外 61-79 div 对应体内 23-42 pcw，时间线高度吻合

图5 | 晚期 C1a/C1b 亚型出现与"出生前准备"假说

图6 | 人类胎儿组织验证：23 pcw 与 42 pcw CPEC 亚型标志物分布

论文信息

联系人｜李东伟

📞 18045130660

🌐 主页：https://www.biokingdom.top