Cell子刊细胞转分化研究新突破

　　

生物通报道  在大脑中生成新神经元或许并没有原来认为的那样困难。仅利用两种蛋白质，无需细胞分裂，来自慕尼黑大学的科学家们成功地在来自人类和小鼠的培养细胞中将称作周细胞的脑细胞重编程为了神经元。这一研究结果发表在10月4日的《细胞干细胞》（Cell Stem Cell）杂志上，对于患有退行性脑部疾病的患者有可能具有重要意义。

研究的主要作者、慕尼黑大学的Benedikt Berninger说：“我们还没有到达那一步，但有希望的是我们能够最终通过原位编程治疗如帕金森氏症等神经退行性疾病。”

自2011年以来，包括斯坦福大学医学院干细胞生物学家Marius Wernig在内的科学家们均利用三至四种蛋白直接将皮肤细胞转变为了神经元。但是这一转化是在体外完成，仍然不得不借助侵入性手术将这些细胞移植到大脑中以替换帕金森氏症或阿尔茨海默氏症患者的神经元。Berninger’研究小组现在利用在大脑中发现的其他细胞完成了同样的壮举，使在体内诱导转化从理论上变为可能。

Wernig说：“这是一篇令人感到兴奋的论文。由于不涉及细胞移植，这种类型的治疗将会容易的多。”近期类似的方法被证实在活体小鼠心脏中起作用，研究人员能够将瘢痕组织转变为跳动的心肌细胞，表明这样的体内转化方法或许是可行的。

为了看看大脑是否也适合于这样的操作，博士后Marisa Karow和研究生Rodrigo Sanchez收集了来自癫痫手术患者移除区域的30份脑组织样品。他们生成了这些样品的细胞培养物，发现它们富有周细胞。“周细胞是非常兴奋性的细胞，这是它现在唯一被揭示的生物学，”Berninger说。它们帮助控制大脑中的血流，它们建立和维持血脑屏障。

Karow和Sanchez利用病毒运转两种转录因子Mash1和Sox2将人类周细胞转变为了神经元。Mash1也曾用于将皮肤细胞转变为神经元，Sox2曾用于小鼠中将称作星形胶质细胞的其他脑细胞转变为神经元。在4-5周内，许多的周细胞成功地重编程为神经元：大约一半的包含beta-III-tubulin，一种只存在于神经元的蛋白，超过25%的呈现一种独特的神经元形态。研究人员甚至利用时移视频显微镜拍摄下了这些转变。

相同的技术曾在小鼠细胞中起作用，甚至更高效。新生神经元呈现正确的形状，释放电脉冲，并似乎生成了神经递质GABA。

Berninger说他仍然不是很清楚地了解这种重编程的作用机制。“我们相信Mash1和Sox2将一个神经元程序叠加到了有另一种程序正在运行的细胞上。而我们期望了解确切的机制，”他说。

此外，他还想让这一技术更有效。在培养的人类细胞中，超过36%的重编程细胞死亡，仅3%的细胞未发生改变。此外，改变命运对于周细胞可能是灾难性的，一些重编程的细胞不能存活。最终，只有19%的周细胞转变为了健康的神经元——如此低的效率不足以供临床应用。

找出重编程的作用机制，Berninger希望更好地了解它在如此多细胞中失败的原因。“最终，我们想利用小分子来取代转录因子完成相同的工作，”他说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Reprogramming of Pericyte-Derived Cells of the Adult Human Brain into Induced Neuronal Cells

Reprogramming of somatic cells into neurons provides a new approach toward cell-based therapy of neurodegenerative diseases. A major challenge for the translation of neuronal reprogramming into therapy is whether the adult human brain contains cell populations amenable to direct somatic cell conversion. Here we show that cells from the adult human cerebral cortex expressing pericyte hallmarks can be reprogrammed into neuronal cells by retrovirus-mediated coexpression of the transcription factors Sox2 and Mash1. These induced neuronal cells acquire the ability of repetitive action potential firing and serve as synaptic targets for other neurons, indicating their capability of integrating into neural networks. Genetic fate-mapping in mice expressing an inducible Cre recombinase under the tissue-nonspecific alkaline phosphatase promoter corroborated the pericytic origin of the reprogrammed cells. Our results raise the possibility of functional conversion of endogenous cells in the adult human brain to induced neuronal fates.