STTT：同济大学团队提出脊髓损伤后无瘢痕修复的新策略

脊髓损伤（SCI）对患者来说是一种毁灭性打击，会立即影响患者的感知、运动和自主神经功能。由于中枢神经系统再生能力有限，这些患者可能面临终身残疾。神经再生的最大难题在于，损伤后的病理微环境会改变多种细胞的发育，并触发瘢痕形成，进而阻止受损轴突在损伤部位再生。

 

作为中枢神经系统内长期驻留的免疫细胞，小胶质细胞在微环境调控和瘢痕形成中发挥关键作用。之前的研究表明，小胶质细胞在瘢痕清除中起作用，为受损脊髓的修复和再生提供了潜在途径。不过，目前尚无有效策略来靶向成人脊髓中的小胶质细胞，因此缺乏治疗手段来抑制SCI患者的瘢痕形成。

 

同济大学程黎明教授、高绍荣教授、朱融融教授领导的研究团队近日通过多组学分析发现FBXL12是抑制瘢痕形成的有效靶点。过表达FBXL12的小胶质细胞可实现无瘢痕愈合，再生轴突可穿过损伤中心并向下生长超过2.4 mm，显著改善运动功能。这项成果于8月20日发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》杂志上，为SCI患者的恢复提供了新的分子靶点和干预策略。

 

 

研究材料与方法

在这项研究中，研究人员建立了基于压迫性损伤的小鼠SCI模型，并开展了RNA-seq、基于LC-MS的mRNA修饰分析和表观转录组芯片分析。在体外实验中，他们使用了敲除Fbxl12、及由FBXL12和FBXL12-T128A过表达的慢病毒载体构建Fbxl12WT-OE和Fbxl12MUT-OE的SIM-A9小胶质细胞系（由赛业生物提供），进行了细胞功能、细胞形态及转录水平的检测。在体内实验中，在损伤后7天向小鼠体内注射AAV-FBXL12（由赛业生物提供），并检测瘢痕标志物和轴突标志物以及评估神经传导和小鼠后肢运动功能。

 

技术路线

通过多组学分析确定m6A是SCI前后主要的修饰形式，而Fbxl12是主要修饰靶点

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体外分析显示FBXL12调控细胞骨架重组并促进小胶质细胞迁移

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AAV-FBXL12治疗可减少脊髓损伤后的瘢痕形成并促进小鼠神经功能恢复

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机制分析表明FBXL12-MYH14-K63泛素化是小胶质细胞骨架重组的关键通路

 

研究结果

Fbxl12的m6A甲基化是潜在的SCI调控因子

 

N6-甲基腺苷（m6A）是最常见的mRNA转录后修饰，介导多个mRNA代谢过程。之前的研究发现，m6A信号传导对成人中枢神经系统内的轴突再生至关重要。于是，研究人员建立了基于压迫性损伤的小鼠SCI模型，并对受损脊髓组织进行了RNA-seq、基于LC-MS的mRNA修饰分析和表观转录组芯片分析。研究结果表明，m6A是SCI前后主要的修饰形式（图1），且m6A整体水平在SCI的急性期显著升高。

 

通过整合转录组和表观转录组数据，他们鉴定出4个关键m6A靶基因，其中Fbxl12（编码SCF型E3泛素连接酶复合物的底物识别组分）是变化最显著的基因。与对照组相比，Fbxl12的mRNA表达和m6A水平在SCI后显著升高。免疫印迹和qPCR分析也证实了Fbxl12表达在SCI进展过程中上调（图1）。这些转录组学数据表明m6A修饰与Fbxl12之间存在功能性关联，这些关联与SCI进展的调控相关。

 

图1. Fbxl12的m6A甲基化可能调控着SCI进展过程

 

为了进一步验证SCI后表达Fbxl12的主要细胞类型，研究人员分别使用细胞类型特异性标记物NeuN、IBA1、GFAP 和 OLIG2 对神经元、小胶质细胞/巨噬细胞、星形胶质细胞和少突胶质细胞进行了免疫共染色。脊髓损伤组织的免疫共染色结果显示，在损伤部位近端（300 μm区域），95%的激活小胶质细胞呈FBXL12阳性，而在损伤部位远端，仅有9.5%的静息小胶质细胞表达FBXL12。在体外实验中，用髓鞘碱性蛋白（MBP）处理小胶质细胞可上调Fbxl12的表达，并显著提高Fbxl12 mRNA中的m6A水平。这些结果表明，m6A修饰可能促进了FBXL12蛋白的翻译。

 

后续的分析发现，敲降m6A “writer”（METTL3/METTL14）或“reader”（YTHDF1）可以抑制小胶质细胞中FBXL12的翻译。使用AAV-Mettl3敲除小鼠脊髓小胶质细胞中的Mettl3后，Fbxl12表达显著下降，且没有改变损伤部位周围小胶质细胞的数量。这些数据表明，m6A修饰促进了激活小胶质细胞中FBXL12的翻译。

 

图2. m6A促进小胶质细胞中FBXL12的合成

 

FBXL12调控细胞骨架重组并促进小胶质细胞迁移

 

接下来，研究人员深入探究了FBXL12在小胶质细胞中的功能。他们使用慢病毒载体（由赛业生物提供）在SIM-A9小胶质细胞中对FBXL12基因进行过表达、突变。结果显示，FBXL12过表达可显著增强SIM-A9小胶质细胞的迁移能力，而FBXL12缺失则显著抑制迁移。这一结果在经AAV编辑的出生后第2天小鼠的原代小胶质细胞中得到了验证。通过扫描电镜观察由FBXL12过表达和敲除引起的小胶质细胞的形态改变，图像显示，Fbxl12过表达的小胶质细胞呈现立体饱满的形态，丝状伪足数量显著增加；而Fbxl12敲除细胞则明显扁平化。同时检查了FBXL12 过表达和敲除对小胶质细胞增殖及吞噬能力的影响。综上，这些结果表明FBXL12调节细胞骨架重组并促进小胶质细胞的迁移，但抑制其增殖。

 

作为中枢神经系统的驻留免疫细胞，小胶质细胞承担着监控微环境的职责。为此，研究人员进一步探究了Fbxl12对小胶质细胞趋化功能的影响。结果显示，Fbxl12过表达导致炎症和纤维化相关的趋化因子（如CCL2、CCL3和CCL4）下调，而稳态相关的趋化因子（如CCL19、CXCL11和CXCL13）上调。对野生型和过表达Fbxl12的小胶质细胞的RNA-seq分析证实了Fbxl12对小胶质细胞迁移和趋化因子分泌的调控作用。

 

图3. FBXL12调节细胞骨架重组，促进迁移，调节小胶质细胞的免疫反应。

 

AAV-FBXL12治疗可减少瘢痕形成并促进功能恢复

 

之后，研究人员在脊髓损伤后第7天将AAV-FBXL12（由赛业生物提供）以鞘内注射方式注射至损伤部位附近的脊髓区域。他们发现，FBXL12的过表达可促进小胶质细胞的均匀分布，并诱导神经细胞向损伤部位迁移。此外，小胶质细胞的衰老状态对其神经修复功能有重要影响。损伤后28天脊髓切片免疫荧光染色显示，AAV-FBXL12递送改变了FABP5的表达，并抑制了损伤部位周围IFITM3的表达，使小胶质细胞呈现无瘢痕伤口愈合的特征。

 

经AAV-FBXL12治疗后，研究人员发现瘢痕区域显著缩小，损伤后28天和56天分别减少58.9%和58.6%。同时，SCI后损伤部位的GFAP缺失区域和COL3A1表达也显著下降，表明瘢痕形成减少。这些数据表明在脊髓损伤后第7天注射AAV-FBXL12可实现无瘢痕愈合。

 

他们下一步探讨了FBXL12诱导的无瘢痕修复是否能促进轴突再生。发现AAV-FBXL12递送导致损伤后28天有更多的轴突穿过损伤中心，损伤后56天检测到超过2.4 mm轴突再生。电生理学分析显示，AAV-FBXL12递送后电生理信号振幅显著增大，潜伏期显著缩短，表明信号传导在一定程度上得到恢复。损伤后49天，部分小鼠出现后肢背侧迈步。这些数据证实AAV-FBXL12可促进神经细胞再生以及损伤脊髓的功能重建。

 

图4. FBXL12注射可减少小鼠的瘢痕形成，并促进轴突再生

 

FBXL12通过MYH14 K63泛素化调控细胞骨架重组

 

为了阐明FBXL12介导小胶质细胞迁移的分子机制，研究人员采用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术比较了小胶质细胞经MBP刺激后的FBXL12结合蛋白（FBP）图谱，发现肌球蛋白是激活的小胶质细胞中FBXL12的底物。免疫共沉淀分析表明，FBXL12通过K63连接泛素化修饰增强肌球蛋白重链14（MYH14）的稳定性。MYH14与F-肌动蛋白共定位。敲降MYH14可有效阻断FBXL12介导的小胶质细胞迁移和丝状伪足形成，证实FBXL12-MYH14-K63泛素化是小胶质细胞骨架重组的关键通路。

 

结论

 

图5. FBXL12抑制瘢痕形成并促进脊髓损伤修复

 

总的来说，这项研究发现，m6A-FBXL12-MYH14轴是激活的小胶质细胞中一种新型的细胞骨架重组通路（图3）。研究人员发现，在脊髓损伤后第7天针对小胶质细胞中的FBXL12进行靶向干预，可以提供一种有效减少瘢痕形成的新方法，并促进轴突在损伤中心区域的再生。基于这种无瘢痕愈合及微环境改善，未来结合神经营养因子或其他临床手段进行联合干预，有望在脊髓损伤后最大程度恢复患者的神经功能。

 

原文检索

Xu, X., Gao, F., Chen, Q. et al. F-box/LRR-repeat protein 12 reorchestrated microglia to inhibit scarring and achieve adult spinal cord injury repair. Sig Transduct Target Ther 10, 259 (2025). https://doi.org/10.1038/s41392-025-02354-0