帕金森病是最常见的神经退行性疾病之一，选择性中脑多巴胺能神经元不可逆丢失是其主要病因。目前，帕金森病的治疗主要包括药物治疗、深部脑刺激手术以及细胞疗法。其中，细胞疗法是一种新兴的治疗策略，旨在通过替代丢失的多巴胺能神经元来恢复大脑中的多巴胺水平。目前，帕金森病细胞疗法已进入早期临床研究阶段。然而，移植后多巴胺能神经元的低存活率极大的限制了细胞疗法治疗帕金森病的临床疗效。
近日，美国斯隆-凯特琳癌症研究中心（Sloan-Kettering Institute for cancer Research）的细胞生物学家Lorenz Studer团队发现TNF-NF-κB信号轴是影响人多能干细胞（human pluripotent stem cell，hPSC）来源巴胺能神经元移植后存活率的重要因素，该研究结果以article的形式发表在Cell杂志。
首先，为了寻找影响多巴胺能神经元移植后存活的决定因素，作者使用了CRISPR-Cas9文库筛选方法。作者构建了稳转定转染的CRISPR/iCas9 NURP1:: GFP hPSC细胞系，靶向选取了与细胞死亡通路相关150个基因构建了550 sgRNAs文库（3 sgRNA/基因）进行慢病毒侵染，培养25天后通过流式分选得到表达gRNA-Tomato的有丝分裂后多巴胺能神经元细胞，并将之移植到小鼠中，移植1个月后处死小鼠取材。提取移植区域组织以及不同时期的体外培养的细胞DNA建库分析。通过比较不同时期体内外细胞的文库数据，作者发现p53信号通路在有丝分裂后多巴胺能神经元细胞移植存活中发挥重要作用。
为了进一步探究p53通路如何影响多巴胺神经元存活，作者构建了p53 KO的hPSC细胞系，将之诱导分化为多巴胺能神经元。然而，在体外细胞试验中p53 KO并未提高巴胺能神经元存活也不影响其增殖。随后作者将WT组与p53KO hPSC诱导分化为有丝分裂后多巴胺能神经元，分别移植到同一小鼠纹状体中进行体内实验，与WT区域相比， p53 KO组多巴胺能神经元移植后存活显著升高，并且其中与帕金森病相关的重要多巴胺能神经元A9亚型的存活率也显著升高。
随后，作者针对移植后4h、 24h、72h和7d 四个时间节点，探讨p53通路，细胞凋亡，移植后多巴胺能神经元存活，以及炎症等宿主反应改变在时间上的先后顺序。结果显示p53信号通路先上调，随后激活细胞凋亡，炎症等一系列宿主细胞反应，并在72h达到顶峰，最后在7d发现多巴胺能神经元大量死亡。这些结果说明移植后多巴胺能神经元死亡是p53途径依赖的。
鉴于p53是经典的肿瘤抑制基因，通过抑制p53信号通路来提高多巴胺能神经元存活显然不现实。因此，作者进一步探究了本研究中p53通路的上游分子。作者使用Bulk RNAseq分析，发现在移植后的多巴胺能神经元中TNF-α信号通路与NF-κB信号通路上调。接着，作者使用一系列实验进一步探究了这两个信号通路与p53信号的上下游关系，结果显示这是一条TNF-NF-κB-p53信号轴。随后，作者使用单细胞RNAseq分析进一步确认了上述发现，并通过一些列实验证实是移植的多巴胺能神经元而非宿主细胞的TNF-α改变介导这一多巴胺能神经元保护作用。最后作者使用TNF-α KO的有丝分裂后多巴胺能神经元进行移植发现可明显提高移植后多巴胺能神经元的存活率。
为了进一步推广上述发现，在本文中作者还建立了通过CD表面标志分选纯化hPSC来源的有丝分裂后的多巴胺能神经元流程。作者使用FDA通过的TNF-α抑制剂阿达木单坑（adalimumab）处理通过上述策略得到有丝分裂后的多巴胺能神经元并进行移植。结果显示TNF-α移植处理的多巴胺能神经元移植后存活率上调，并且该策略在同种移植和异体移植中均表现良好。
综上所述，该研究发现TNF-NF-κB信号轴在hPSC来源巴胺能神经元移植后存活中发挥重要作用。在移植前抑制TNF-α可改善p53依赖的hPSC来源巴胺能神经元移植细胞疗法的治疗效果。该研究具有较大的临床应用前景。
