2023年2月7日，国家干细胞转化资源库再生医学研究所李维达/张振宁和中国科学院上海营养与健康研究所邵振团队在Nature旗下精神疾病领域著名期刊Molecular Psychiatry上发表题为“Modeling disrupted synapse formation in wolfram syndrome using hESCs-derived neural cells and cerebral organoids identifies Riluzole as a therapeutic molecule”的研究成果。该研究将来源于人胚胎干细胞（hESCs）的人脑类器官和二维神经分化技术相结合，从细胞自发和非细胞自发的角度阐明了致病基因WFS1在突触形成和功能中的作用，并发现Riluzole能有效地治疗受损的突触形成和功能，并且在WS模型小鼠中也展现了较好的疗效，为治疗WS提出了潜在新药与新的策略。

研究人员首先利用人脑类器官研究了WFS1对大脑早期发育的影响，发现WFS1缺失会导致人脑类器官从第90天开始显著性的减小，进一步对人脑类器官进行免疫荧光染色发现，WFS1敲除人脑类器官中神经元凋亡水平显著增加，以上两方面重现了在WS患者中观察到的脑体积减小以及神经元丢失的临床表现。进一步，研究人员发现WFS1缺失导致在人脑类器官发育过程中星型胶质细胞比例显著减少，同时发现突触结构的数量明显减少，并且伴随着自发兴奋性突触后电流的频率出现显著性降低，这些结果表明WFS1缺失造成了突触形成和功能的受损。

为了更加清楚地解析WFS1缺失对神经元和星型胶质细胞各自的影响，以及两者之间的相互作用，研究人员利用二维神经分化技术将hESCs分别分化为神经元和星型胶质细胞。一方面，WFS1缺失细胞自发地延迟了神经元的分化，影响了神经元的树突结构和突触形成；另一方面，通过利用星型胶质细胞和神经元共培养体系，发现WFS1敲除星型胶质细胞会非细胞自发地导致正常神经元的树突结构受损。进一步为了从机制探究WFS1缺失是如何造成树突结构受损的，研究人员利用钙离子成像技术，发现WFS1敲除神经元胞质中钙离子活动增加，接着通过激活或抑制钙离子活动，发现树突结构会同时受损或者修复，证明树突结构和突触形成受损是由于WFS1缺失引起胞质钙离子活动增加导致的。

为了进一步探究WFS1敲除星型胶质细胞是如何造成正常神经元的树突结构出现缺陷的，研究人员利用单细胞测序技术和一系列实验验证发现，WFS1敲除星型胶质细胞中谷氨酸转运体EAAT2的mRNA表达水平下降导致胞外谷氨酸水平增加，引起神经元胞质钙离子增加，从而影响了神经元的树突结构。而EAAT2转录水平的下调，是由于WFS1缺失导致了内质网应激水平增加，激活了NF-κB信号通路，从而下调了EAAT2的mRNA表达水平。

因此，针对上述发现的致病机制，研究人员探究了Riluzole的治疗效果，发现Riluzole可以逆转人脑类器官和二维神经分化系统中，WFS1缺失引起的受损的树突结构、突触形成和功能以及神经元丢失的表型。更重要的是，小鼠体内研究表明，Riluzole可以治疗WS模型小鼠中的抑郁样行为、受损的小鼠识别和空间记忆功能。

综上，该研究不仅重现了在WS患者中观察到的临床表现，同时发现了WFS1在神经元突触形成和功能中的作用和机制，更重要的是针对上述发现的致病机制，提出并验证了Riluzole对于WS精神疾病的治疗效果，为WS精神疾病的治疗提供了新思路、新药物。