人類皮膚細(xì)胞直接轉(zhuǎn)化為運(yùn)動神經(jīng)元
新技術(shù)可以幫助治療導(dǎo)致癱瘓的疾病
圖片所示的運(yùn)動神經(jīng)元是從42歲健康女性的皮膚細(xì)胞中轉(zhuǎn)化而來的。
最近好消息不斷，續(xù)旱前美國北卡羅來那州杜克大學(xué)已經(jīng)研發(fā)成功的人體骨骼肌肉后，（內(nèi)容可參考這篇文章）
https://user.qzone.qq.com/1985956344/blog/1515526216）。今天又傳來了圣路易斯華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家，已經(jīng)成功用健康成人的皮膚細(xì)胞直接轉(zhuǎn)化為運(yùn)動神經(jīng)元。
但ALS病因是由運(yùn)動神經(jīng)元病變而累及肌肉，把最好的肌肉移植到體內(nèi)，也會由于運(yùn)動神經(jīng)元病變的累及，起不了多大作用，最終一樣會痿縮掉，同樣道理，這次研發(fā)成功的人體運(yùn)動神經(jīng)元，如果找不到引起疾病的根源，也許是徒勞無功，所以現(xiàn)在萬事俱備只欠一步，這一步之遙就是要找到原兇，過去研究運(yùn)動神經(jīng)元病最大的難題是，找不到人類活體運(yùn)動神經(jīng)元進(jìn)行對比研究，也模擬不出運(yùn)動神經(jīng)元是怎樣受到病毒傷害，一切研究就如盲人摸象各有說法，這次發(fā)現(xiàn)科學(xué)家就可以利用這些活體運(yùn)動神經(jīng)元，模擬出運(yùn)動神經(jīng)元進(jìn)行研究，就可以加快和更有效地找出問題所在。
另一個巨大作用就是，這些研發(fā)都是用人體皮膚細(xì)胞、經(jīng)過重新編程培養(yǎng)成為多功能細(xì)胞，通過這些多功能細(xì)胞就能培育出人體各種器官，就如參與研發(fā)的Andrew S. Yoo博士所說：“將來通過這種多功能細(xì)胞直接植入人體，經(jīng)過正確的引導(dǎo)，人類將來就像是裝修舊房子那樣，隨意改換人體內(nèi)部的器官。”這種治愈受損組織和更換器官的新方法，就是人類夢寐以求再生醫(yī)學(xué)得以成真。
在新一期Cell Stem Cell雜志上發(fā)表了這一振奮人心的消息，科學(xué)家們已經(jīng)研發(fā)出，用人類皮膚細(xì)胞直接轉(zhuǎn)化為運(yùn)動神經(jīng)元的新方法，該技術(shù)是由圣路易斯華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院開發(fā)，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)，被稱為世界五大絕癥的肌萎縮性側(cè)索硬化、運(yùn)動神經(jīng)元損傷等病根治得以成真。
圣路易斯華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家已經(jīng)將，健康成人的皮膚細(xì)胞，直接轉(zhuǎn)化為運(yùn)動神經(jīng)元，該技術(shù)使得在實(shí)驗(yàn)室中，模擬人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)的運(yùn)動神經(jīng)元疾病成為可能。
過去在研發(fā)神經(jīng)退行性疾病治療方法時，最大的問題是不易取得人類活體運(yùn)動神經(jīng)元進(jìn)行研究，所以研究受到嚴(yán)重阻礙遲滯不前。
人類的運(yùn)動神經(jīng)元又與通常用來研究的小鼠運(yùn)動神經(jīng)元不大相同，現(xiàn)在有了這項(xiàng)技術(shù)后，就可以在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)出人類運(yùn)動神經(jīng)元，加快研究出運(yùn)動神經(jīng)元病變的根本原因，從而找到治療方法。
該項(xiàng)技術(shù)是從患者身上的皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)變而來，避免干細(xì)胞組織從胚胎而來所產(chǎn)生的倫理問題，避免干細(xì)胞原始性狀態(tài)問題，更重要的是，可以使運(yùn)動神經(jīng)元保留原始皮膚細(xì)胞的年齡，從而保持患者的細(xì)胞年齡。在研究發(fā)現(xiàn)不同年齡階段患者中，每個神經(jīng)退行性疾病發(fā)展和惡化有些長達(dá)數(shù)十年，很多人到四、五十歲才發(fā)病，保持這些細(xì)胞的年齡對研究是至關(guān)重要的。
有參與研究的發(fā)育生物學(xué)助理教授Andrew S. Yoo博士說：“在這項(xiàng)研究中，我們只使用健康成年人的皮膚細(xì)胞，年齡從20歲到60歲不等，我們的研究揭示了小RNA分子如何與其他稱為轉(zhuǎn)錄因子的細(xì)胞信號一起產(chǎn)生特定類型的神經(jīng)元。今后，我們想研究如何從運(yùn)動神經(jīng)元病患者的皮膚細(xì)胞中，進(jìn)行復(fù)制用源自病人的神經(jīng)元，并對疾病的遲發(fā)性方面進(jìn)行建立模型，從而更好地了解病情。
Yoo說：“將來會通過多能干細(xì)胞回注到病人身上，就像是拆除房子那樣，從頭建立一個新的房子。我們現(xiàn)在做的更像是在裝修房子，我們只是轉(zhuǎn)換了內(nèi)部某些有問題的東西，但留下原來的結(jié)構(gòu)，這保留了我們想研究的老化的成年神經(jīng)元的特征。“
科學(xué)家將人類皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為其他細(xì)胞類型（如神經(jīng)元）的能力有可能增強(qiáng)對疾病的認(rèn)識，并導(dǎo)致找到治愈、更換受損組織和器官的新方法，這一領(lǐng)域被稱為再生醫(yī)學(xué)。
人類皮膚細(xì)胞（上圖）從一個健康的成年人身上取樣，然后轉(zhuǎn)換成不同類型的神經(jīng)元。（圖片：Daniel Abernathy）
為了將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為運(yùn)動神經(jīng)元，研究人員將皮膚細(xì)胞暴露于通常在腦中高水平存在的分子信號。Yoo和他的同事在過去的研究發(fā)現(xiàn)“我們的研究揭示了小RNA分子如何與其他細(xì)胞信號一起工作來產(chǎn)生特定類型的神經(jīng)元，未來我們希望研究運(yùn)動神經(jīng)元疾病患者的皮膚細(xì)胞。轉(zhuǎn)化成患者病癥的神經(jīng)元，來模擬疾病情找到病因。
在這項(xiàng)新的研究中，研究人員對這個重新包裝過程進(jìn)行了廣泛的描述，詳細(xì)說明了如何將皮膚細(xì)胞重新編程，成為普通神經(jīng)元，然后將其引導(dǎo)到特定類型的神經(jīng)元中。他們發(fā)現(xiàn)，參與這個過程的基因已經(jīng)準(zhǔn)備好了，但是保持不活躍，直到提供正確的分子組合。研究人員在對多種組合進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)之后發(fā)現(xiàn)，在混合物中增加兩種信號（稱為ISL1和LHX3的轉(zhuǎn)錄因子）可在30天左右將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榧顾柽\(yùn)動神經(jīng)元。
據(jù)Yoo和該研究的第一個報(bào)告，信號組合microRNAs miR-9和miR-124加上轉(zhuǎn)錄因子ISL1和LHX3，告訴細(xì)胞折疊制造皮膚的基因說明并展開制造運(yùn)動神經(jīng)元的指示。作者Daniel G. Abernathy和Matthew J. McCoy，Yoo實(shí)驗(yàn)室的博士生; 和博士后研究助理Woo Kyung Kim博士。
Yoo研究小組的另一項(xiàng)研究表明，接觸相同的兩種microRNAs，miR-9和miR-124，加上不同的轉(zhuǎn)錄因子混合物，可以使皮膚細(xì)胞變成另一種類型的神經(jīng)元。在那種情況下，皮膚細(xì)胞成為紋狀體中等多分枝的神經(jīng)元。
在這項(xiàng)新的研究中，研究人員表示，轉(zhuǎn)換后的運(yùn)動神經(jīng)元與正常的小鼠運(yùn)動神經(jīng)元相比，它們的功能方面都是相當(dāng)完美的?，F(xiàn)在科學(xué)家們重點(diǎn)研究這些細(xì)胞是否與天然的人類運(yùn)動神經(jīng)元完美匹配，需要確定這些細(xì)胞如何精確地模擬天然的人類運(yùn)動神經(jīng)元，但面臨最大的困難是，如何從活著的成年人身上取得運(yùn)動神經(jīng)元樣品，現(xiàn)在所有研究神經(jīng)元樣品都是從死后捐獻(xiàn)而來。
