《Nat Neurosci:只需加入两种转录因子 科学家就能将非神经元细胞成功重编程为神经元细胞》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2018-07-04
  • 2012年,来自美茵茨大学的研究者Benedikt Berninger首次将大脑中的结缔组织细胞成功重编程为神经元细胞,然而截止到目前,研究人员并不清楚细胞重编程过程中的细节信息,以及相关的状态对于细胞重编程的成功性到底影响有多大?如今,一项刊登在国际杂志Nature Neuroscience上的研究报告中,研究者Berninger带领的研究团队通过研究发现,周细胞(pericytes)需要经过神经干细胞样的状态才能够转化成为神经元细胞,研究人员能对中间状态的信号通路进行操控,从而就能够激活或抑制神经元的重编程过程,相关研究结果或能帮助研究人员直接将非神经细胞重编程为神经元细胞,从而对疾病大脑组织进行再生。

    周细胞能够调节大脑中小血管的直径,其主要能够参与维持血脑屏障及伤口愈合的过程,研究人员发现,靶向性地诱导细胞核中两种活性蛋白:Ascl1和Sox2,就能够促进周细胞开始形成神经细胞并具有其功能,这两种蛋白质就是所谓的转录因子,其能够决定特殊细胞中哪些DNA序列被开启或关闭,从而就能够决定细胞的形成和功能,当蛋白质Ascl1和Sox2被引入到周细胞中,其就会开启向神经元细胞的转变过程。

    研究者Marisa Karow博士表示,截止到目前为止,我们并不清楚是否在转换过程中,这些细胞能够经过不同的中间状态,以及这些状态对于细胞重编程的后果到底有多重要,通过分析单一细胞中基因的活性,我们就能够发现在分子水平下细胞进行重编程过程的发展轨迹,文章中研究者发现,在周细胞重编程为神经元细胞的过程中,细胞必须经过一种干细胞样的状态,在干细胞样的状态下,重要的信号通路要么被抑制,要么被激活;通过操控这些信号通路,研究者就能够抑制或刺激细胞重编程形成神经元细胞;从一方面来讲,这是一项重要证据,其能表明这种状态或许在功能上具有一定的显著性,而从另一方面来讲,其或许也能为研究人员提供新方法来增加细胞重编程的成功率。

    最后研究者Berninger表示,此外,我们还发现,一旦细胞经过干细胞样的状态,其就会分化成为两种类型的神经元,即兴奋型和抑制型的神经元细胞,本文研究结果或能帮助研究人员寻找新方法增强对细胞的靶向重编程作用,使其能够有效转化为特殊的神经元亚型细胞,未来研究人员也有望直接将非神经元细胞转化成为神经元细胞,来再生患者损伤的大脑组织,改善患者的生活质量。

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41593-018-0168-3
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    • 编译者:hujm
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    • 来源专题:再生医学与健康研发动态监测
    • 编译者:liuq
    • 发布时间:2016-03-23
    • 1月30日,《美国国家科学院院刊》上的一项研究表明,美国科学家成功绕过干细胞阶段,将老鼠的皮肤细胞直接转化成神经前体细胞,得到的细胞能发育成三种脑细胞,而且能在实验室里大量培育。新方法为受损神经细胞再生提供了一条新途径,在医疗领域拥有巨大的应用潜力。不过,他们也指出,这项技术用于人体之前还需要进行很多研究。 大脑细胞和皮肤细胞含有同样的遗传信息,然而,在“转录因子”的控制下,这两种细胞内的遗传代码被不同地解读。 在实验中,斯坦福医学院的马里厄斯•韦尼希斯领导的科研团队使用一个病毒激活老鼠皮肤细胞中的三种转录因子,这三种转录因子在神经前体细胞中具有很高的浓度。三周后,约十分之一的皮肤细胞变成了神经前体细胞,得到的神经前体细胞能发育成三种大脑细胞:神经细胞、星形胶质细胞和少突(神经)胶质细胞。而且,这些神经前体细胞还具有一个优势,那就是:一旦它们被制造出来,就能在实验室内大量培育,这一点对得到的细胞用于治疗非常关键。 韦尼希斯表示:“我们已经证明,这些细胞能整合进老鼠的大脑中并产生一个对神经细胞的电信号传导非常重要的蛋白质。我们对这些细胞的应用前景深感兴奋。” 科学家们表示,他们的最新研究绕过了中间阶段——干细胞阶段。干细胞疗法面临一个巨大问题:从何处得到干细胞?使用胚胎干细胞存在伦理争议;另外,当干细胞组织与病人的身体组织不匹配时,病人还需服用免疫抑制剂药物。替代方法之一是使用皮肤细胞并对其进行编程,让其成为“诱导”干细胞。这些皮肤细胞能从病人自己的身体中提取,也能变成病人需要的任何类型细胞,但这个过程会导致诱发癌症的基因被激活。最新研究绕过“诱导”干细胞阶段,将人体皮肤细胞直接转化为特定的细胞类型。 加州旧金山格莱斯顿心血管疾病研究所的发育生物学家迪帕卡•斯利维司塔瓦已成功地将细胞转化为心肌细胞,他说:“这项研究为我们使用细胞让受损的神经细胞再生提供了一条新途径。”不过,韦尼希斯也指出,在最新技术用于人体前,还需要进行很多测试工作以对其安全性和效率进行评估。