Nat Biotechnol:將人星形膠質細胞重編程為多巴胺能神經元,有助...

2020-12-05 生物谷

人星形膠質細胞，圖片來自Bruno Pascal/Wikipedia。


2017年4月11日/生物谷BIOON/---帕金森病是一種主要影響運動系統的神經退行性疾病。它的特徵在於大腦中的多巴胺能神經元（dopaminergic neuron）漸進性喪失。儘管當前的療法旨在補充多巴胺水平，但是沒有一種療法能夠恢復這些丟失的細胞。如今，在一項新的研究中，來自瑞典、奧地利、西班牙和美國的研究人員開發出一種方法：將神經膠質細胞（glial cell）轉化為活性的多巴胺能神經元，並且所產生的多巴胺能神經元能夠部分恢復帕金森病模式小鼠的運動功能。這項概念驗證研究可能為開發出一種治療這種疾病的新方法鋪平道路。相關研究結果於2017年4月10日在線發表在

Nature Biotechnology

期刊上，論文標題為「Induction of functional dopamine neurons from human astrocytes in vitro and mouse astrocytes in a Parkinson's disease model」。

論文通信作者、瑞典卡羅林斯卡研究所分子神經生物學家Ernest Arenas說，「在帕金森病中，多巴胺能神經元死亡，但是與此同時，由於炎症，一些神經膠質細胞變得活躍，並且增殖。因此，我們認為一種有趣的技術很可能是將這些神經膠質細胞重編程為這種疾病中丟失的細胞。」

Arenas和同事們首先在體外利用含有三種參與神經元身份和生長的轉錄因子、一種多巴胺能神經元特異性的微RNA（microRNA, miRNA）和幾種促進染色質重塑和協助大腦發育的小分子的病毒感染人星形膠質細胞（一種在大腦中大量存在的神經膠質細胞），測試了這種技術。

這些研究人員能夠成功地將高達16%的人星形膠質細胞轉化為能夠在體外發放動作電位的多巴胺能神經元。Arenas告訴《科學家》雜誌，「我們真地對這些細胞的生理性質感到吃驚。這些重編程細胞具有非常好的電生理學性質，但是由幹細胞分化產生的神經元很難具有這種性質。」

當這些研究人員將這種方法應用到帕金森病模式小鼠（它們的紋狀體中的多巴胺能神經元被一種毒素殺死）體內時，這些小鼠表現出改善的運動行為和步態控制。德國慕尼黑大學神經科學家Magdalena Götz（未參與這項研究）告訴《科學家》雜誌，「這項研究的主要成就在於他們展現了重編程神經元實現的行為效應。」她補充道，在此之前，儘管很多研究小組在體外和在體內已將多種神經膠質細胞轉化為神經元，但是沒有一個研究小組報導了相應的行為變化。

美國賓夕法尼亞州立大學生命科學教授Gong Chen（未參與這項研究）說，「在體內產生多巴胺能神經元是一種完美的方法來替換當前的治療帕金森病的左旋多巴方法。」左旋多巴（L-dopa）是一種多巴胺前體分子，經常被用來治療帕金森病症狀。Chen補充道，「通過在局部產生多巴胺能神經元，你能夠極大地降低整個大腦中的多巴胺受體脫敏。」然而，他指出當前方法中的重編程效率是相對較低的。在最近的一項研究中，Chen團隊能夠在體內的小鼠皮層中重編程高達90%的星形膠質細胞（

Cell

, 6 February 2014, doi:10.1016/j.stem.2013.12.001）。

Arenas承認鑑於他的團隊的方法仍然是一種早期的原型，它仍然有顯著的改進空間。他說，「我們首個關注點是改進這種重編程效率。」他也注意到他的團隊當前需要利用轉基因小鼠選擇性地表達注射到星形膠質細胞中的基因。為了使得這種技術可用於人體測試，該團隊計劃開發允許這種病毒特異性地靶向神經膠質細胞的方法，而無需使用轉基因宿主。

在過去10年，神經膠質細胞重編程激起了很多研究人員的興趣，他們將它視為一種通過補充丟失的神經元來治療神經退行性疾病和大腦損傷的有前景的方法（

Neuron

, 17 August 2016, doi:10.1016/j.neuron.2016.08.004）。Götz說，「在過去10到15年期間，這個領域發展迅速：從一種看似奇怪的方法發展為一種吸引著很多研究人員的廣為人所接受的方法。」

Chen說，「我預測這將是再生醫學的下一個前沿。我們無需注射任何外源的幹細胞，我們能夠僅使用內部的神經膠質細胞。我認為這個領域將繼續蓬勃發展。」（生物谷 Bioon.com）

本文系生物谷原創編譯整理，歡迎個人轉發，網站轉載請註明來源「生物谷」，商業授權請聯繫我們 。更多資訊請下載 生物谷 app.原始出處：Pia Rivetti di Val Cervo, Roman A Romanov, Giada Spigolon et al. Induction of functional dopamine neurons from human astrocytes in vitro and mouse astrocytes in a Parkinson's disease model. Nature Biotechnology, Published online 10 April 2017, doi:10.1038/nbt.3835

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