HEK293细胞新应用：为阿尔茨海默病等疾病的tau蛋白研究带来曙光

Tau蛋白在多种神经退行性疾病（如阿尔茨海默病、皮克病、皮质基底节变性、进行性核上性麻痹等）中异常聚集形成纤维状结构，是这类疾病（统称为tauopathies）的关键病理特征。以往的研究多依赖于tau蛋白的突变或截短形式来模拟tau蛋白聚集，但这些方法在研究散发性tauopathies（其聚集物主要由野生型、全长tau蛋白组成）时存在局限性，难以准确反映人类疾病中的真实情况。

近期，顶尖学术期刊《Journal of Biological Chemistry》发表了一项极具突破性的研究成果。来自英国剑桥大学的Melissa Huang和William A. McEwan团队，成功开发出一种基于HEK293细胞的生物传感器检测方法，能够灵敏地检测大脑来源的tau蛋白聚集体，为tau相关神经退行性疾病的研究开辟了新道路。

研究内容

图 1 AD大脑来源的tau种子诱导HA标记的全长野生型0N3R和0N4R tau蛋白聚集

研究团队构建了稳定表达野生型0N3R或0N4R tau蛋白的HEK293细胞系。从图1的免疫荧光图像B中能看到，加入AD种子后，细胞出现甲醇抗性的HA-tau puncta，且与识别高磷酸化、病理性tau的AT100抗体共定位，而未经处理的对照细胞则没有这种现象。图1C量化结果显示，HA-0N3R和HA-0N4R细胞系对AD种子的播种能力存在明显差异，HA-0N3R在较低浓度AD种子（约0.16ng/ml，相当于约0.2mg大脑提取物/孔）处理下，就能检测到显著的播种信号。尽管HA-0N4R细胞系表达的总tau蛋白量略高于HA-0N3R细胞系（图1D），但HA-0N3R对AD种子的响应更为显著。这表明该细胞系能灵敏检测大脑来源的tau种子，且不同tau亚型对种子的反应不同。

图 2 共表达细胞系中3R和4R tau蛋白的种子诱导聚集

为进一步探究tau蛋白亚型共表达对聚集反应的影响，研究人员构建了同时表达HA-0N3R tau和FLAG-0N4R tau的细胞系。从图2C的免疫印迹结果可以看出，添加AD种子后，共表达细胞系的sarkosyl-不溶性tau出现对应0N3R和0N4R tau分子量的两条带。图2E免疫荧光图像显示，不同细胞系中形成了与AT100、HA或FLAG相关的puncta，且在共表达细胞系中HA和FLAG puncta大量共定位。图2F量化结果表明，共表达3R和4R亚型并未显著提升播种聚集效率。

此外，团队筛选出能稳定传播AD模板化的不溶性、高磷酸化tau的细胞系（HA-0N3RAD HEK293细胞）。免疫荧光图像显示，这些细胞系中的tau聚集物在多个与疾病相关的位点呈现高磷酸化状态，且对淀粉样特异性染料AmyTracker 680呈阳性反应。而免疫印迹结果表明，这些细胞在多代传代过程中，始终保持tau蛋白的异常聚集状态。而且，其提取的tau蛋白在诱导其他细胞聚集方面，与AD大脑来源的tau蛋白表现相似，明显优于常用的肝素诱导的tau蛋白聚集体。

图 3 野生型tau蛋白表达细胞系对3R或4R tau病变的亚型特异性

该检测方法还展现出卓越的亚型特异性。研究人员利用来自AD、PiD、CBD和PSP患者脑组织的sarkosyl-不溶性tau进行实验。从图3B可以明显看出，PiD患者脑组织提取的tau特异性地诱导eGFP-0N3R细胞系聚集，而CBD或PSP患者脑组织提取的tau则特异性地诱导eGFP-0N4R细胞系聚集，充分证明了细胞系的亚型特异性。

此次研究成果意义非凡。它打破传统认知，证明使用人脑来源的种子时，无需依赖常用的tau突变即可开发出灵敏的播种检测方法。野生型tau播种检测方法对疾病相关构象具有高度特异性，能更精准模拟疾病状态，为深入研究tau蛋白聚集机制、开发针对性治疗策略提供强有力的工具。未来，随着研究的深入，有望借助该检测方法在神经退行性疾病领域取得更多重大突破，为患者带来新的希望。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jbc.2025.108245