多發(fa)(fa)性硬化癥 （MS） 是一種以多灶(zao)性病(bing)變(bian)和(he)(he)(he)陰燃病(bing)變(bian)為特征的神(shen)(shen)經(jing)(jing)(jing)(jing)系(xi)統疾(ji)病(bing)。其主要癥狀(zhuang)包括活(huo)動能力(li)和(he)(he)(he)認知(zhi)受(shou)損、疲勞(lao)、麻木、視力(li)問(wen)題、抑郁和(he)(he)(he)協(xie)(xie)調(diao)性差。在這種疾(ji)病(bing)中，主要體(ti)現由炎癥、神(shen)(shen)經(jing)(jing)(jing)(jing)膠質(zhi)(zhi)增生、脫髓(sui)鞘(qiao)和(he)(he)(he)/或神(shen)(shen)經(jing)(jing)(jing)(jing)變(bian)性定義(yi)的損傷(shang)，影響中樞神(shen)(shen)經(jing)(jing)(jing)(jing)系(xi)統(CNS)的白質(zhi)(zhi)和(he)(he)(he)灰(hui)質(zhi)(zhi)(WM和(he)(he)(he)GM)。患者(zhe)身體(ti)的免疫細(xi)胞(bao)(bao)攻擊(ji)少(shao)突膠質(zhi)(zhi)細(xi)胞(bao)(bao)，而該細(xi)胞(bao)(bao)負責(ze)產(chan)生髓(sui)鞘(qiao)，髓(sui)鞘(qiao)包裹神(shen)(shen)經(jing)(jing)(jing)(jing)軸突的外(wai)殼，缺少(shao)髓(sui)鞘(qiao)會(hui)導致(zhi)神(shen)(shen)經(jing)(jing)(jing)(jing)細(xi)胞(bao)(bao)之間的信(xin)號無法正(zheng)常快速傳遞，從而導致(zhi)感覺減(jian)退和(he)(he)(he)缺乏(fa)協(xie)(xie)調(diao)性等癥狀(zhuang)。盡管單細(xi)胞(bao)(bao)分析提(ti)供了對細(xi)胞(bao)(bao)病(bing)理學(xue)的見解(jie)，但(dan)對多發(fa)(fa)性硬化癥背后(hou)的不(bu)斷(duan)發(fa)(fa)展(zhan)的細(xi)胞(bao)(bao)過(guo)程仍然知(zhi)之甚少(shao)。

構建EAE小鼠模(mo)(mo)型以模(mo)(mo)擬脊髓病(bing)變(bian)，然后在不同階(jie)段（癥(zheng)狀前、癥(zheng)狀初(chu)現、疾病(bing)高峰、晚(wan)期EAE）收集脊髓和大(da)(da)腦樣本(ben)進(jin)(jin)行(xing)ISS原(yuan)位測序；人頸部脊髓組織：兩個對照(CTRL1和CTRL2)和四個進(jin)(jin)行(xing)性(xing)MS樣本(ben)，帶有(you)病(bing)理學注(zhu)釋(shi)的活性(xing)(MSa1和MSa2)或(huo)非活性(xing)病(bing)變(bian)(MSi1和MSi2)，共6例樣本(ben)進(jin)(jin)行(xing)266個基因的人類大(da)(da)腦Panel 的xenium原(yuan)位基因表達檢測。

首先作者構(gou)建EAE小(xiao)鼠模(mo)(mo)型以模(mo)(mo)擬脊(ji)髓病變(bian)，然后在不(bu)同階(jie)段（癥狀前、癥狀初現、疾病高峰、晚期EAE）收集脊(ji)髓和(he)大腦樣本。之后，通過原位測序分(fen)(fen)(fen)析239個基因(yin)。利用計算方法將(jiang)空間數據(ju)與單細胞RNA測序數據(ju)相結(jie)合，識別細胞類(lei)型。應用分(fen)(fen)(fen)層聚類(lei)策略，有效避(bi)免偏差，精確描繪(hui)和(he)量化(hua)細胞分(fen)(fen)(fen)布。

通過使用ISS，檢測了592，421個(ge)細胞(bao)(bao)(270，878個(ge)來(lai)自脊(ji)髓，321，543個(ge)來(lai)自大(da)腦)。在(zai)(zai)聚類之后(hou)，鑒定(ding)了41個(ge)獨特(te)的(de)(de)(de)群(qun)體，包括23個(ge)主要的(de)(de)(de)穩態(tai)和(he)DA中(zhong)樞神經系統駐留細胞(bao)(bao)和(he)免疫細胞(bao)(bao)類型(xing)。在(zai)(zai)對照樣本中(zhong)，作(zuo)者在(zai)(zai)空(kong)間上(shang)分辨(bian)了所有主要的(de)(de)(de)中(zhong)樞神經系統穩態(tai)群(qun)體，并發現有些(xie)獨特(te)的(de)(de)(de)細胞(bao)(bao)亞群(qun)表(biao)現出(chu)對特(te)定(ding)解(jie)剖區(qu)域的(de)(de)(de)空(kong)間偏好(hao)，例(li)如大(da)腦和(he)脊(ji)髓的(de)(de)(de)GM和(he)WM、皮質(zhi)層(ceng)、腦膜和(he)背根神經節(jie)(DRG)等。

作者對小鼠的(de)(de)脊(ji)髓(sui)在(zai)(zai)(zai)(zai)EAE不同(tong)階段進(jin)行了免(mian)(mian)疫細(xi)胞(bao)浸潤的(de)(de)定位和(he)(he)定量分(fen)析。結果顯示(shi)，在(zai)(zai)(zai)(zai)疾(ji)病(bing)(bing)早(zao)期(qi)(qi)(qi)，免(mian)(mian)疫細(xi)胞(bao)開始在(zai)(zai)(zai)(zai)脊(ji)髓(sui)的(de)(de)WM空(kong)間(jian)(jian)增多，并在(zai)(zai)(zai)(zai)疾(ji)病(bing)(bing)高峰(feng)期(qi)(qi)(qi)擴散至整(zheng)個(ge)脊(ji)髓(sui)實質。在(zai)(zai)(zai)(zai)EAE晚期(qi)(qi)(qi)，炎癥部(bu)分(fen)消退，免(mian)(mian)疫浸潤區(qu)(qu)域(yu)(yu)被(bei)神經膠質細(xi)胞(bao)填充。此外(wai)，盡管大(da)腦(nao)通(tong)(tong)常不發(fa)展(zhan)(zhan)明顯的(de)(de)病(bing)(bing)變，但(dan)在(zai)(zai)(zai)(zai)EAE峰(feng)值時，大(da)腦(nao)內側(ce)胼胝(zhi)體和(he)(he)腦(nao)室附近(jin)區(qu)(qu)域(yu)(yu)觀(guan)察到免(mian)(mian)疫細(xi)胞(bao)浸潤，暗示(shi)炎癥可能通(tong)(tong)過腦(nao)室和(he)(he)腦(nao)膜進(jin)入大(da)腦(nao)。在(zai)(zai)(zai)(zai)疾(ji)病(bing)(bing)進(jin)展(zhan)(zhan)過程中，頸部(bu)區(qu)(qu)域(yu)(yu)的(de)(de)病(bing)(bing)變表現(xian)出異質性，可能反映了急性炎癥和(he)(he)慢(man)性化(hua)(hua)病(bing)(bing)變之間(jian)(jian)的(de)(de)狀態。MS的(de)(de)不同(tong)臨(lin)床亞(ya)型(xing)在(zai)(zai)(zai)(zai)脊(ji)髓(sui)病(bing)(bing)變分(fen)布上也存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)差(cha)異，其(qi)中背側(ce)柱(zhu)常受累(lei)，而原發(fa)性和(he)(he)繼發(fa)性進(jin)展(zhan)(zhan)型(xing)MS患(huan)者更(geng)易(yi)在(zai)(zai)(zai)(zai)外(wai)側(ce)束出現(xian)病(bing)(bing)變。EAE模型(xing)中的(de)(de)免(mian)(mian)疫細(xi)胞(bao)浸潤傾(qing)向于(yu)影(ying)響脊(ji)髓(sui)的(de)(de)特定區(qu)(qu)域(yu)(yu)，這些區(qu)(qu)域(yu)(yu)在(zai)(zai)(zai)(zai)疾(ji)病(bing)(bing)高峰(feng)和(he)(he)晚期(qi)(qi)(qi)炎癥解(jie)決效率較低，可能導致病(bing)(bing)變的(de)(de)慢(man)性化(hua)(hua)。

細(xi)胞(bao)組成(cheng)驅(qu)動的(de)(de)(de)(de)(de)跨區(qu)(qu)域和疾(ji)病(bing)(bing)時間點(dian)病(bing)(bing)理區(qu)(qu)室(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)鑒(jian)定(ding)通常通過核密度的(de)(de)(de)(de)(de)增加、小(xiao)膠質細(xi)胞(bao)的(de)(de)(de)(de)(de)富集(ji)、巨(ju)噬細(xi)胞(bao)的(de)(de)(de)(de)(de)免(mian)(mian)疫(yi)染色和髓(sui)磷脂(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)損(sun)失來評估。這(zhe)里作者針對不(bu)同(tong)炎癥(zheng)環(huan)境形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)綜合細(xi)胞(bao)景觀來分(fen)析EAE病(bing)(bing)理，通過鄰(lin)域分(fen)析對23種(zhong)主要細(xi)胞(bao)類型進行(xing)分(fen)析，并檢查了它(ta)們(men)在中(zhong)(zhong)(zhong)樞(shu)神經系統中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)布。這(zhe)種(zhong)方法類似于(yu)利用空間數據(ju)來識別(bie)(bie)神經解剖區(qu)(qu)室(shi)。研究中(zhong)(zhong)(zhong)定(ding)義了五個不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)病(bing)(bing)理區(qu)(qu)室(shi)，這(zhe)些(xie)區(qu)(qu)室(shi)標(biao)志(zhi)著EAE病(bing)(bing)變(bian)從早(zao)期(qi)到復雜和解決的(de)(de)(de)(de)(de)各個階段。無癥(zheng)狀小(xiao)鼠雖受(shou)免(mian)(mian)疫(yi)浸(jin)潤(run)影(ying)響(xiang)，但未定(ding)義任何病(bing)(bing)理區(qu)(qu)室(shi)。而早(zao)期(qi)癥(zheng)狀和高峰EAE小(xiao)鼠的(de)(de)(de)(de)(de)脊(ji)髓(sui)顯示出三個獨(du)特的(de)(de)(de)(de)(de)病(bing)(bing)理區(qu)(qu)室(shi)，與EAE晚期(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)區(qu)(qu)室(shi)不(bu)同(tong)。此(ci)外，還識別(bie)(bie)出響(xiang)應于(yu)EAE腦中(zhong)(zhong)(zhong)免(mian)(mian)疫(yi)浸(jin)潤(run)的(de)(de)(de)(de)(de)特定(ding)胼胝體病(bing)(bing)理區(qu)(qu)室(shi)。并且發現膠質細(xi)胞(bao)和血管細(xi)胞(bao)是腦免(mian)(mian)疫(yi)浸(jin)潤(run)室(shi)（bIIC）的(de)(de)(de)(de)(de)標(biao)志(zhi)。

通過(guo)研(yan)究EAE感染脊(ji)髓(sui)內病(bing)(bing)(bing)理區(qu)室的(de)(de)細胞組(zu)成(cheng)。作者發(fa)(fa)現(xian)(xian)在峰(feng)值EAE的(de)(de)腰椎樣本中，病(bing)(bing)(bing)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)顯示出最復(fu)雜的(de)(de)結構，包括(kuo)三個獨(du)特(te)的(de)(de)部(bu)分(fen)，其認為這(zhe)些病(bing)(bing)(bing)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)已經完全(quan)發(fa)(fa)展，并以此(ci)為基(ji)礎將(jiang)這(zhe)些區(qu)域(yu)分(fen)為(1)病(bing)(bing)(bing)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)核心區(qu)域(yu)(LCC)，(2)“病(bing)(bing)(bing)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)邊緣”區(qu)域(yu)(LRC)，和(3)“病(bing)(bing)(bing)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)周圍(wei)”區(qu)域(yu)(PLC)。并且通過(guo)分(fen)析發(fa)(fa)現(xian)(xian)復(fu)雜病(bing)(bing)(bing)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)（病(bing)(bing)(bing)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)III期(qi)）多(duo)見于腰椎EAE脊(ji)髓(sui)峰(feng)值，而(er)輕度(du)(du)EAE及顱腦區(qu)病(bing)(bing)(bing)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)較簡單，分(fen)病(bing)(bing)(bing)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)I期(qi)（PLC）和病(bing)(bing)(bing)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)II期(qi)（LRC+PLC）。數據顯示，PLC在輕中度(du)(du)炎癥時獨(du)立出現(xian)(xian)（病(bing)(bing)(bing)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)I期(qi)），隨炎癥加(jia)劇向(xiang)LRC及LCC過(guo)渡。

作者(zhe)發(fa)現DA-神經膠質(zhi)細(xi)(xi)胞不僅是病理(li)標(biao)志，也促進(jin)GM與WM變(bian)化，并且發(fa)現DA-神經膠質(zhi)細(xi)(xi)胞的轉錄譜(pu)隨時間(jian)和(he)跨病理(li)區室而變(bian)化，這(zhe)表明不同條(tiao)件下DA-神經膠質(zhi)細(xi)(xi)胞生物學(xue)過(guo)程的差異。

作者將(jiang)ISS與Xenium原(yuan)位平(ping)臺應用于6個(ge)人(ren)類(lei)(lei)死后(hou)頸椎脊髓橫截面樣本(ben)--兩個(ge)對照(CTRL1和(he)CTRL2)和(he)四(si)個(ge)進(jin)行性(xing)(xing)MS樣本(ben)，帶有病理(li)學注(zhu)釋的活(huo)性(xing)(xing)(MSa1和(he)MSa2)或非活(huo)性(xing)(xing)病變(MSi1和(he)MSi2)。使用了(le)(le)(le)包(bao)含266個(ge)基因的Xenium人(ren)腦基因Panel，針對與生理(li)和(he)病理(li)條件(jian)相(xiang)關的細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)類(lei)(lei)型(xing)和(he)狀(zhuang)態 ，共鑒(jian)定了(le)(le)(le) 660,801 個(ge)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)（MS 中為 465,294 個(ge)，對照中為 195,507 個(ge)），平(ping)均表(biao)達145±104個(ge)轉錄本(ben)和(he)47±18個(ge)基因。鑒(jian)定了(le)(le)(le)27個(ge)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)群，包(bao)括(kuo)主要穩(wen)態和(he)疾(ji)病相(xiang)關膠質(zhi)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)（OLGs；Astros）、髓系細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)（MP/MiGl、巨噬細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)和(he)小膠質(zhi)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)）、血管細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)和(he)血管巨噬細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)（vascular_MP）、室管膜細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)、內皮細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)（Endo）、T細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)、雪旺細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)和(he)神經(jing)元。并且發(fa)現了(le)(le)(le)多種細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)類(lei)(lei)型(xing)表(biao)現出預期的空間偏好。人(ren)脊髓樣本(ben)中還鑒(jian)定了(le)(le)(le)WM或GM富(fu)集的特異(yi)(yi)性(xing)(xing)Astro和(he)少突膠質(zhi)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)群體(ti)。這(zhe)些說明了(le)(le)(le)GM-和(he)WM-特異(yi)(yi)性(xing)(xing)環境線索(suo)誘導不同的人(ren)類(lei)(lei)塑型(xing)狀(zhuang)態，或者這(zhe)些區域內的神經(jing)元需要特定的少突膠質(zhi)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)支(zhi)持。

作(zuo)者使(shi)用27個細胞(bao)群來繪制已知的(de)解剖結(jie)構(gou)及病(bing)(bing)(bing)理(li)區(qu)室(shi)，包括中(zhong)央管(guan)(guan)（CCa）、背根神經(jing)節（DRG）、灰質（GM）和(he)(he)(he)白質（WM），以及與(yu)血(xue)管(guan)(guan)和(he)(he)(he)腦(nao)膜結(jie)構(gou)對(dui)齊的(de)區(qu)域。在MS樣(yang)本MSa1和(he)(he)(he)MSa2中(zhong)，觀察到不(bu)同病(bing)(bing)(bing)變區(qu)域的(de)細胞(bao)組成差異顯著。MSa2中(zhong)病(bing)(bing)(bing)變2.2富含血(xue)管(guan)(guan)細胞(bao)、非(fei)DA-Astros和(he)(he)(he)MP/MiGl_2，而GM和(he)(he)(he)WM的(de)變化未通過(guo)免疫組織學鑒(jian)定(ding)。樣(yang)品 MSa1 在整個過(guo)程中(zhong)都發生了變化，GM病(bing)(bing)(bing)理(li)區(qu)室(shi)中(zhong)MP/MiGl_2和(he)(he)(he)OLG_GM比例(li)較高，且顯示分(fen)散(san)的(de)WM病(bing)(bing)(bing)變和(he)(he)(he)血(xue)管(guan)(guan)受影響(xiang)區(qu)室(shi)，T細胞(bao)增(zeng)多。特別地，MSa1中(zhong)的(de)ac_WM_lesion_A病(bing)(bing)(bing)變由多種髓(sui)樣(yang)細胞(bao)、星狀細胞(bao)和(he)(he)(he)少(shao)突膠(jiao)質細胞(bao)組成，其(qi)中(zhong)MP/MiGl_1表(biao)達反應(ying)性(xing)小(xiao)膠(jiao)質細胞(bao)標志物，而MP/MiGl_2表(biao)達更高水平的(de)CX3CR1、GPR34、ITGAX和(he)(he)(he)FCGR1A。通過(guo)比較兩個活性(xing)樣(yang)本的(de)健康和(he)(he)(he)受MS影響(xiang)的(de)WM時，發現OLG_GMs在幾個受疾病(bing)(bing)(bing)影響(xiang)的(de)區(qu)域內更豐富。這些數(shu)據可能表(biao)明，GM少(shao)突膠(jiao)質細胞(bao)的(de)突出作(zuo)用。

研究(jiu)MS背景下的DA型(xing)(xing)星(xing)(xing)形(xing)膠(jiao)(jiao)(jiao)質(zhi)(zhi)(zhi)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)（DA-Astro）和(he)少突膠(jiao)(jiao)(jiao)質(zhi)(zhi)(zhi)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)狀態。基于基因表達(da)，作(zuo)者將(jiang)星(xing)(xing)形(xing)膠(jiao)(jiao)(jiao)質(zhi)(zhi)(zhi)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)細(xi)分為穩態型(xing)(xing)、中(zhong)(zhong)間型(xing)(xing)和(he)DA型(xing)(xing)。中(zhong)(zhong)間型(xing)(xing)星(xing)(xing)形(xing)膠(jiao)(jiao)(jiao)質(zhi)(zhi)(zhi)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)表達(da)較低(di)水(shui)平(ping)的SERPINA3，并且不完全表達(da)DA型(xing)(xing)星(xing)(xing)形(xing)膠(jiao)(jiao)(jiao)質(zhi)(zhi)(zhi)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)的標記物(wu)，包括HILPDA。穩態型(xing)(xing)星(xing)(xing)形(xing)膠(jiao)(jiao)(jiao)質(zhi)(zhi)(zhi)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)在(zai)(zai)(zai)對照(zhao)組中(zhong)(zhong)占主導(dao)地位(wei)，但在(zai)(zai)(zai)活(huo)(huo)動(dong)性(xing)病(bing)變(bian)中(zhong)(zhong)進(jin)(jin)一步(bu)富集。在(zai)(zai)(zai)MSa1中(zhong)(zhong)，中(zhong)(zhong)間型(xing)(xing)星(xing)(xing)形(xing)膠(jiao)(jiao)(jiao)質(zhi)(zhi)(zhi)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)廣泛分布，而在(zai)(zai)(zai)非(fei)活(huo)(huo)動(dong)樣本中(zhong)(zhong)，則富含DA型(xing)(xing)星(xing)(xing)形(xing)膠(jiao)(jiao)(jiao)質(zhi)(zhi)(zhi)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)，這可能是由于星(xing)(xing)形(xing)膠(jiao)(jiao)(jiao)質(zhi)(zhi)(zhi)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)增生所致。因此(ci)，人類 Astros 可能會在(zai)(zai)(zai)局部獲得(de) DA 轉錄譜，并且獨(du)立于 MS 病(bing)理(li)學。隨著MS的發展和(he)進(jin)(jin)展，它們最終會變(bian)得(de)廣泛，在(zai)(zai)(zai)活(huo)(huo)動(dong)性(xing)病(bing)灶中(zhong)(zhong)和(he)在(zai)(zai)(zai)非(fei)活(huo)(huo)動(dong)性(xing)病(bing)灶中(zhong)(zhong)進(jin)(jin)一步(bu)豐富。這些分布與 SERPINA3表達(da)相關，因此(ci)可以將(jiang)其(qi)作(zuo)為人類和(he)小鼠MS病(bing)理(li)學的標志物(wu)引入。

作者(zhe)(zhe)通(tong)過(guo)對小鼠EAE中(zhong)(zhong)疾病進展(zhan)的(de)(de)(de)時間和區域速率進行建模(mo)來研究(jiu) MS 的(de)(de)(de)細(xi)胞(bao)動(dong)力學。通(tong)過(guo)使用(yong)ISS進行單細(xi)胞(bao)空(kong)間表達(da)譜分(fen)析，作者(zhe)(zhe)注(zhu)釋了(le)疾病鄰域并發(fa)現了(le)活動(dong)病變的(de)(de)(de)離心進化。通(tong)過(guo)使用(yong)Xenium技術對人類(lei)MS脊髓樣本進行研究(jiu)，確認(ren)了(le)DA-glia在人類(lei)MS脊髓中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)分(fen)布類(lei)與小鼠EAE模(mo)型中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)狀態及其分(fen)布相(xiang)似。本研究(jiu)通(tong)過(guo)建立單細(xi)胞(bao)空(kong)間分(fen)辨率的(de)(de)(de)小鼠和人類(lei)MS神(shen)經病理學的(de)(de)(de)空(kong)間圖譜，揭示(shi)了(le)MS背后的(de)(de)(de)復雜(za)細(xi)胞(bao)動(dong)力學。