含有21号染色体三体的脑类器官分泌阿尔茨海默病相关的可溶性聚集体，可通过单分子荧光和超分辨显微镜检测

理解β-淀粉样蛋白（Aβ）和tau蛋白的小型可溶性聚集体在阿尔茨海默病（AD）中的作用，对于合理设计预防性治疗至关重要。本文报道了一套方法，用于检测、定量和表征来自人类iPSC来源的、具有21号染色体三体的脑类器官条件培养基中的可溶性聚集体，这些类器官因此含有一个额外的淀粉样前体蛋白（APP）基因拷贝。我们检测到了对照和同基因三体21（T21）基因型脑类器官分泌的可溶性β-淀粉样蛋白（Aβ）和tau蛋白聚集体。我们开发了一种新方法，基于葡萄糖消耗将测量结果标准化到类器官条件培养基中活神经元的数量。经标准化后，T21类器官产生的Aβ聚集体数量是对照的2.5倍，且更大比例（300–2000 nm²）和更纤维状的聚集体也更多，同时可溶性磷酸化tau（pTau）聚集体增加1.3倍，炎症小体ASC斑点增加，以及诱导硫氧还蛋白相互作用蛋白（TXNIP）的氧化应激水平升高。重要的是，所有这些在类器官切片中出现组织学淀粉样斑块或神经元内tau病理之前即可检测到，证明了使用来自遗传易感活体供体的细胞在临床发病前体外模拟AD初始致病机制的可行性。然后，使用在不同时间、两个独立实验中从同一供体产生的不同iPSC克隆，我们测试了类器官中发现的重复性。虽然不同实验之间的疾病进展速率存在差异，但疾病机制是保守的。总之，我们的结果表明，通过监测条件培养基中聚集体和蛋白质的变化，可以无创地追踪AD类器官模型中病理的发展，并为了解关键致病过程的时间进程开辟了可能性。