阿尔茨海默病（AD）的进展被认为与疾病相关小胶质细胞（DAM）有关，但受限于技术，我们一直难以在人体组织中精准刻画它们的特征，以及它们与周围病理环境（如Aβ斑块）的真实互动。近期，《Nature Neuroscience》上发表了一篇题为"Spatial proteomic analysis in human Alzheimer's disease brains enables identification of microenvironment-dependent microglial cell states"的研究论文。研究团队 优化了 CODEX（PCF）空间单细胞蛋白组（现已升级为P henocycler-Fusion ）流程，开 发了一种专门针对人脑组织的 检测和分析流程 C ODEX-CNS，并以此绘制了AD大脑中小胶质细胞（Microglia）的高分辨率 图谱 ，最终鉴定出一种与淀粉样蛋白斑块紧密相关的特殊小胶质细胞状态。
CODEX-CNS的技术创新体现在两个方面：
（1）去自发荧光（Autofluorescence reduction）：脑组织尤其是老年痴呆样本，充满了脂褐素等会发荧光杂质。研究团队加入了"过氧化氢+广谱 LED 光照"的预处理步骤，大幅提高了信噪比。
（2）AI 驱动的细胞分割（Cell Segmentation）：神经细胞有着复杂的分支（如神经元和小胶质细胞的突起），传统的细胞核分割算法很难实现精准分割。研究团队引入了基于深度学习的 ariadne.ai的商业化 SPATIAL平台，成功实现了对复杂细胞胞体和突起的分割。
研究团队设计了一个包含32 种抗体的 检测 Panel，涵盖了神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞、小胶质细胞、血管以及 AD 核心病理（Aβ）。研究分析了8名AD患者和8名健康对照者额叶皮质FFPE样本，结果证明CODEX（PCF）空间单细胞蛋白组技术能在同一张人脑切片上，完美区分灰质（GM）、白质（WM）甚至软脑膜结构，展现了极高的分辨率。
研究发现了在健康人的灰质中，小胶质细胞最喜欢和星形胶质细胞待在一起，或者贴附在血管上；而神经元周围则环绕着少突胶质细胞。但在AD患者的灰质中，小胶质细胞与小胶质细胞之间的接触显著增加。它们受到了Aβ斑块的吸引，发生了趋化性迁移。研究揭示了在致密的Aβ 斑块周围，聚集了大量表达GFAP 和 Vimentin 的反应性星形胶质细胞，以及表达 IBA1 和 CD163 的小胶质细胞/巨噬细胞。在斑块附近，正常的突触小泡蛋白（PSD95, synaptophysin）斑点状染色消失了，取而代之的是异常的轴突球状体（spheroid accumulations）。这直接可视化了AD中突触丢失的病理过程。并且与星形胶质细胞发生接触的神经元，其 DNA 损伤标志物（γH2A.X）水平更高。这说明星形胶质细胞正在与受损/濒临死亡的神经元进行密切的交流。
小胶质细胞是中枢神经系统的免疫细胞，其形态直接反映了其功能状态（静息态呈高度分支状，激活态呈阿米巴圆润状）。作者计算了 63,873 个人类小胶质细胞的12种形态学特征。结果将小胶质细胞分为了三种基础形态：圆润型 (Rounded)、中间型 (Intermediate)和高度分支型 (Ramified)。圆润型无分支，高表达CD14和CD163，多见于血管附近，具有浸润/迁移特性。中间型 (Intermediate)具有少量粗短突起。高度分支型的 突起多且长，高表达小胶质细胞特异性标志物TMEM119，主要行使免疫监视功能。高度分支型又被细分为Ramified 1, 2, 3 三个亚型。在白质（WM）中主要是 Intermediate 亚型。而在灰质（GM）中 Ramified 2和3占主导。基于小胶质细胞形态的邻域分析揭示了Ramified 3在健康大脑中主要与神经元标志物（MAP2, NeuN）邻近。但在AD大脑的灰质中，Ramified 3 的周围出现了大量的 Aβ 和 ApoE。这意味着，这种原本负责稳态的大型分支小胶质细胞，在 AD 病理微环境中被"招募"到了斑块旁边，随时准备转变为吞噬状态。
抛开形态，研究直接根据11种髓系细胞标志蛋白（如 IBA1, TMEM119, CD163, CD68, CD11b 等）的表达高低，对所有IBA+细胞进行了无监督聚类（Leiden clustering），最终划分出了 5 个截然不同的蛋白表型亚群：单核细胞monocytes (MO) 、血管周巨噬细胞 perivascular macrophages (PVMs) 、边界相关小胶质细胞 B AM-like microglia (BLM) 、 m icroglia 1 (MG1) 和 microglia 2 (MG2)。
基于Aβ荧光信号特征，研究将Aβ分为了致密型和弥漫型。对所有IBA1⁺髓系细胞，计算其胞体中心到最近Aβ斑块的距离。结果发现了形态层面的5个亚群与致密/弥漫型Aβ斑块的邻近比例无显著差异，提示单纯形态不足以区分斑块相关小胶质。蛋白层面的 5个亚群中 ， BLM 亚群 是唯一与致密 Aβ斑块强关联的亚群，且比例随距离增加显著下降，但是弥漫型Aβ斑块附近仅~20%为BLM，且比例不随距离变化。
拟时序分析揭示了BLM处于PVM向小胶质的过渡态。邻域分析揭示了BLM周围血管蛋白的表达显著高于MG1、MG2等其他小胶质亚群。距离分析证实了BLM是所有脑实质髓系亚群中距离血管最近的。研究者推测BLM并非脑内固有小胶质转化，而是PVM浸润脑实质后获得小胶质特征。
最后，研究者利用空间邻域特征进行聚类分析，发现了一类与Aβ紧密相关的髓系细胞亚群，被命名为人类斑块相关小胶质细胞（** **Human Plaque-Associated Microglia, HPAM）。HPAM同时高表达吞噬与免疫激活相关标志物（CD68、CD11c、HLA-DR）以及巨噬细胞/边界相关标志物（CD163），而稳态小胶质细胞标志物（TMEM119）表达显著降低。相较于其他小胶质细胞，HPAM的体积最大，且细胞突起变得最为粗壮，呈现出典型的活化/吞噬形态。HPAM几乎紧紧环绕着致密的Aβ淀粉样蛋白斑块，并且与反应性星形胶质细胞（GFAP高表达）紧密相邻。在疾病对照分析中，HPAM在阿尔茨海默病患者的大脑样本中呈现特异性高度富集，而在健康老年对照组的大脑中则极为罕见。这些结果说明了HPAM的聚集是AD病理微环境的一个核心标志性事件。
总结与讨论
这项研究利用CODEX(PCF)空间单细胞蛋白组为神经科学提供了适用于人脑FFPE样本的高通量空间单细胞蛋白组分析工具，可同时解析细胞身份、形态、互作与微环境。首次在人类AD脑中鉴定出HPAM这一疾病富集的小胶质亚群，明确了其与致密Aβ斑块的强空间关联，为AD免疫机制研究提供了新靶点。HPAM高表达吞噬与抗原呈递相关分子，可能在Aβ清除或神经炎症中发挥关键作用，为AD免疫治疗提供了细胞层面的解释依据。
| 参考文献
Sanchez-Molina, P., Rosmus, DD., Brownell, D. et al.Spatial proteomic analysis in human Alzheimer's disease brains enables identification of microenvironment-dependent microglial cell states.Nat Neurosci (2026). https://doi.org/10.1038/s41593-026-02267-3