遗传发育所通过三维培养将皮肤细胞变成神经干细胞

　　

2006年，山中伸弥（shinya Yamanaka）利用逆转录病毒转基因的方法实现体细胞重编程，产生诱导性多能干细胞（iPS细胞），开创了基因调控细胞重编程的全新领域。随后大量研究表明，不同基因的联合应用可以诱导体细胞向多种类型细胞转变,如心肌细胞、神经元细胞、神经干细胞、血液祖细胞、胰岛细胞等。这些转分化研究都是通过病毒转染、整合、基因过表达等直接调控细胞内部基因网络调节细胞命运，寻找更为安全的转分化方法是重编程技术临床应用亟待解决的重要问题。

干细胞的命运不仅受到细胞内部基因网络的调控，细胞外部信号、生长方式及所处微环境的调节作用也是极为重要的。三维球状形态（或者克隆形态）与干细胞特性是密切相关的，如胚胎干细胞在滋养层上以克隆形态生长，神经干细胞以神经球的形态生长；克隆形成实验是鉴定干细胞的重要手段,干细胞分化后失去克隆样形态；多项研究也表明三维成球培养可以更好地维持干细胞的自我更新和多向分化特性。那么，三维成球培养对细胞重编程有什么影响呢?

中科院遗传与发育生物学研究所戴建武研究组对小鼠成纤维细胞进行了三维成球培养，发现三维成球培养的小鼠成纤维细胞显著上调了Sox2基因的表达，并且获得了类似于神经前体细胞（neural progenitor cell, NPC）的特性，包括相似的细胞形态、NPC标志物的表达及自我更新能力。并具有分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的能力。当注射到鼠大脑海马部位后，可以存活并在体内分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。

这些结果首次表明，不依赖基因、RNA及蛋白的导入，三维成球培养可以诱导成纤维细胞发生重编程，获得神经前体细胞特性，为寻找更安全的转分化方法提供了新的思路。

相关结果发表在Biomaterials杂志（DOI：10.1016/j.biomaterials.2013.04.040）,苏冠男、赵燕南和魏建树为共同第一作者。

该项工作受到科技部重大科学研究计划和中科院干细胞与再生医学战略先导科技专项资助。