《自然》：皮肤细胞可直接转换成功能性神经元

邓文龙

皮肤细胞可直接转换成功能性神经元


日期: 2011-05-28  


        据英国《自然》杂志网站11-5月26日报道，美国斯坦福大学医学院的科学家表示，只需要朝人类的皮肤细胞中添加四种蛋白质，在4至5周内，就能直接变成功能性神经元。最新技术不再需要首先制造出诱导多功能干细胞，使科学家更容易在实验室培养皿中制造出用于研究的神经元，或许未来还可应用于人类疾病的治疗。   



　　斯坦福大学医学院助理教授、干细胞生物和再生医学研究所研究员马里厄斯·韦尼领导的研究团队，去年曾成功地将实验室老鼠身上的皮肤细胞直接变成神经元，之后一直试图将同样的技术应用于人类细胞。他们首先证明，通过注入一个病毒能将人类的胚胎干细胞转变为神经元，该病毒能表达Brn2、Ascl1、Myt1l三种转录因子集合而成的蛋白质组合，他们将这种方法简称为“BAM”。BAM法很容易在6天内将胚胎干细胞转化为功能性的神经元，另外，使用诱导多功能干细胞也可以做到这一点。



　　韦尼团队在新实验中使用同样的BAM法研究了胎儿和新生儿的皮肤细胞，结果发现，尽管BAM方法会使皮肤细胞看起来更像神经元，但最终得到的神经元细胞不能产生相互交流的电信号。于是，他们朝其中添加了第四个转录因子NeuroD，结果取得了成功。在实验室培养皿中，约4周到5周内，皮肤细胞直接被转化为功能性的神经元，这些神经元能够表达电活动，甚至能整合入实验室培养出来的老鼠神经元内并同其相互交流。



　　然而，在目前的培养环境下，只有20%的老鼠皮肤细胞能直接转化为神经元；只有约2%到4%的人体皮肤细胞能直接转化为功能性的神经元。并且，老鼠细胞完成其打开和关闭功能需要几天；而人类皮肤细胞则需要几周，而且，其产生的电信号比天然神经元产生的电信号微弱很多。



　　不久之前，斯坦福大学人类胚胎干细胞研究与教育中心主任雷妮·雷霍·派拉教授使用帕金森氏症患者捐出的细胞，制造出了诱导多功能干细胞，并将其变为适合专门供该患者使用的神经元。然而，该过程的任务量很大而且只针对特定的细胞。         



　　韦尼和同事正在对这项技术和培养环境进行优化，以增加直接转化的效率和速度。韦尼表示，新研究让我们朝在实验室中模拟大脑或神经疾病这个大目标更近了一步，诱导多功能干细胞也能做这件事情并被实验所证明，我们需要继续研究这两种策略，可能不同的方法能针对不同的疾病。（刘霞）     

邓文龙

美科学家将人类皮肤细胞直接转化为神经细胞


发布时间：2011-5-28 9:37:59


美科学家将人类皮肤细胞直接转化为神经细胞
这对于再生医学等领域具有重要意义


英国《自然》杂志网站刊登的一份研究报告说，美国研究人员不久前成功将人类皮肤细胞直接转化为神经细胞，这对于再生医学等领域具有重要意义。

美国斯坦福大学医学院的马里厄斯·韦尼希等人报告了这项成果。该小组曾在去年撰文说，可用3个基因将实验鼠的皮肤细胞转化为神经细胞，后来又尝试以同样方法改造人类皮肤细胞，不过这样得到的细胞只是与神经细胞相似，不具备发送电信号的功能。经过长期寻找，研究人员终于发现，如果加入第四个基因，可将人类皮肤细胞直接转化为具备发送电信号功能的神经细胞。

本次研究的一大成功之处是直接将人类皮肤细胞转化为神经细胞，而此前一些细胞转化研究需经过“诱导多功能干细胞”阶段，即先对成年体细胞进行基因“重新编排”，使其回归到胚胎干细胞状态，成为具有分化成不同组织能力的“诱导多功能干细胞”，再将其慢慢培育成所需细胞。

研究人员说，与使用这种方法相比，直接把皮肤细胞转化为神经细胞在时间上更快，转化生成的新细胞发生病变的风险也更少。

不过，本次研究成果也存在一些需改进之处。一方面是转化成功率较低，只有2%到4%。另一方面，转化得到的神经细胞使用谷氨酸盐作为传递信号的化学物质，这限制了用它们治疗帕金森氏症的前景。在帕金森氏症患者中，正是使用谷氨酸盐的那些神经细胞出了问题。

韦尼希说，接下来将一方面努力提高细胞直接转化的成功率，另一方面也将尝试培养不使用谷氨酸盐的神经细胞，如果能获得成功，将为再生医学领域使用这些细胞治疗帕金森氏症等神经系统疾病带来希望。  
   
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《自然》发表论文摘要（英文）：

http://www.nature.com/nature/jou ... 02.html#/affil-auth