Nature子刊:活体细胞重编程生成神经元

【字体: 时间:2014年02月10日 来源:生物通

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  科学家们首次在成年小鼠的大脑中进行了活体重编程,使星形胶质细胞转变成为神经元前体。研究显示这些神经元前体,能够生成正常功能的神经元。文章究发表在Nature Cell Biology杂志上。

  生物通报道:神经胶质细胞是人类中枢神经系统中的一类神经细胞,它们并不像神经元那样传导电冲动,长期以来被认为只起支持作用。直到近些年来,科学家们才开始认识到神经胶质细胞(尤其是星形胶质细胞)在大脑中的调节作用。有研究显示,星形胶质细胞能够保护神经细胞,并为其提供养分。在人类大脑中,有超过三分之一的细胞是星形胶质细胞。

现在科学家们首次在成年小鼠的大脑中进行了活体重编程,使星形胶质细胞转变成为神经元前体。研究显示这些神经元前体,能够生成正常功能的神经元。文章究发表在Nature Cell Biology杂志上。

在此之前,人们已经多次在体外将已分化的细胞诱导成为神经前体细胞。Texas大学西南医学中心(达拉斯)的助理教授Chun-Li Zhang首次在活体内做到了这一点。他和同事尝试将不同组合的重编程因子注射到成年小鼠的大脑,结果发现只需注入一个转录因子SOX2,就足以将非神经元细胞转变为神经元前体——神经母细胞(neuroblast),而且这些神经母细胞可以生成功能性的神经元。

研究团队发现,响应SOX2的细胞是一类胶质细胞,即星形胶质细胞(astrocyte)。这些源自星形胶质细胞的神经母细胞生成之后,能够在小鼠的大脑中存活超过14周。随后,研究人员用促进神经形成的因子处理这些神经母细胞,将诱导它们成为神经元。

研究人员在大脑切片中,研究了这些成熟神经元的电生理学特性,发现这些细胞能够正常发挥功能。Vanderbilt 大学的Rebecca Ihrie评论道,这项研究初步向人们展示,诱导生成的细胞具有神经元的特性,。下一步需要知道的是,这些细胞究竟形成了哪一种神经元。

研究显示,机体内成熟的星形胶质细胞具有惊人的可塑性,即使在老年小鼠的大脑中也可以进行重编程。这一发现可以帮助人们,利用患者自身的胶质细胞进行中枢神经系统的再生。

应用

诱导神经元生成的临床应用非常广泛,可以用于神经损伤的修复或者神经退行性疾病的治疗。Zhang特别指出,在这项研究的基础上,科学家们可以“将帕金森患者自身的星形胶质细胞,诱导生成多巴胺能神经元”。

生物通推荐原文摘要:

In vivo reprogramming of astrocytes to neuroblasts in the adult brain

Adult differentiated cells can be reprogrammed into pluripotent stem cells or lineage-restricted proliferating precursors in culture; however, this has not been demonstrated in vivo. Here, we show that the single transcription factor SOX2 is sufficient to reprogram resident astrocytes into proliferative neuroblasts in the adult mouse brain. These induced adult neuroblasts (iANBs) persist for months and can be generated even in aged brains. When supplied with BDNF and noggin or when the mice are treated with a histone deacetylase inhibitor, iANBs develop into electrophysiologically mature neurons, which functionally integrate into the local neural network. Our results demonstrate that adult astrocytes exhibit remarkable plasticity in vivo, a feature that might have important implications in regeneration of the central nervous system using endogenous patient-specific glial cells.

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