重大突破:皮肤细胞竟转化为脑神经 治疗亨氏舞蹈症
凤凰科技 · 2014/10/28
近日科学家们发明了一种将人体皮肤细胞直接转化为受到亨廷顿氏舞蹈症——一种致命的遗传性神经退行性疾病——影响的特定大脑细胞类型的新方法。研究人员证明了这些转化细胞在注射入老鼠大脑后至少存活了6个月,且行为特征与大脑里的初始细胞非常相似。

据科学日报报道,近日科学家们发明了一种将人体皮肤细胞直接转化为受到亨廷顿氏舞蹈症——一种致命的遗传性神经退行性疾病——影响的特定大脑细胞类型的新方法。与将一种细胞类型转化为另一种的其它技术有所不同,这一最新方法并不会经历干细胞阶段,从而避免了产生多个细胞类型,研究人员这样解释道。


生物学助理教授安德鲁•柳、高级研究员米歇尔•雷齐纳、神经科学研究生马瑟斯•维克托

美国圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员展示了这些转化细胞在注射入老鼠大脑后至少存活了6个月,且行为特征与大脑里的初始细胞非常相似。“这些植入细胞不仅存活在老鼠大脑里,还展示出与初始细胞相似的功能特性。”研究高级作者发展生物学助理教授安德鲁•柳(Andrew S. Yoo)博士这样说道。“众所周知,这些细胞可以延伸至特定大脑区域。我们发现人体移植细胞与老鼠大脑里这些目标相连,这便是这项研究的里程碑式的成就。”这项研究被发表在10月22日的期刊《神经元》上。

科研究人员产生了一种名为中等棘神经元的特定大脑细胞类型,它对控制运动至关重要。这类细胞是受亨廷顿氏舞蹈症影响的主要细胞,这种遗传性基因紊乱疾病会引起不自主的肌肉移动和认知能力下降,常发病于中年期。亨廷顿氏舞蹈症患者在首次出现症状后大约还能继续活20年,但病情会日益加重。

这项研究所使用的是人类皮肤细胞,而非常研究的老鼠细胞或者发展早期的人类细胞。至于潜在的未来疗法,转化成年人体细胞的能力展示了使用病人自身皮肤细胞的可能性,这比较容易获得,也不会得到免疫系统的排斥。


为了重新编码这些细胞,柳和同事将皮肤细胞放在一个模拟大脑细胞的环境里。基于过去的研究他们知道暴露在两个小型RNA分子可以将皮肤细胞转化为不同类型的神经元混合物。

在皮肤细胞里,如何变成大脑细胞或者任何类型的细胞的DNA指令都完好保存未被使用。在发表在期刊《自然》上的先前研究里,柳和他的同事展示了暴露在两个名为miR-9 和miR-124的microRNAs会改变指导包装DNA的方法。尽管研究人员仍在逐步揭开这一复杂过程的细节,这些microRNAs似乎打开了对大脑细胞至关重要的DNA片段,使得指导神经元发育和功能的基因可以表达。

在了解暴露在microRNAs下会改变细胞类型以形成神经元混合物之后,研究人员开始精细的调节化学信号,将细胞暴露在名为转录因子的额外分子里,科学家们知道转录因子存在于中等棘神经元普遍存在的大脑区域里。

“我们认为microRNAs肩负着重担,”研究合作作者、神经科学研究生马瑟斯•维克托(Matheus B. Victor)这样说道。“它们在为皮肤细胞变为神经元做准备。我们添加的转录因子会指导皮肤细胞变成特定的子类型,在这项研究里就是中等棘神经元。我们认为我们可以通过使用不同的转录因子,产生不同类型的神经元。”

柳还解释了microRNAs,而非转录因子,才是将人体皮肤细胞直接重新编程转化为神经元的重要组成部分。他的研究小组,包括合作第一作者高级研究员米歇尔•雷齐纳(Michelle C. Richner),展示了细胞只暴露在转录因子下是无法成功转化为神经元。

研究人员进行了大量的测试以展示这些最新转化的大脑细胞的确和原始中等棘神经元一样,且特性也相似。转化的细胞会表达原始中等棘神经元特有的基因,但不会表达其它类型神经元的基因。当植入老鼠大脑里,转化的细胞展示出与原始神经元相似的形态学和功能学特性。

为了研究与疾病相关的细胞特性,科研人员现在正从亨廷顿氏舞蹈症患者身体里提取皮肤细胞并利用最新的方法将它们重新编程转化为中等棘神经元。他们还计算将健康的重新编程的人体细胞注入具有亨廷顿氏舞蹈症模型的老鼠身上以调查这对症状是否会产生任何影响。

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