科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種將人體皮膚細(xì)胞直接轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的新方法（上圖）。該技術(shù)由圣路易斯華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院開發(fā)，可以幫助研究人員更好地了解運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病，如肌萎縮側(cè)索硬化癥。人類運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元很難研究，因?yàn)樗鼈儾荒軓幕钪幕颊呱砩汐@取。圖中的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元是從健康的42歲女性采集的皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化而來的。圖片來源：Daniel Abernathy
致力于開發(fā)神經(jīng)退行性疾病新療法的科學(xué)家因?qū)嶒?yàn)室無法培養(yǎng)人類運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元而受到阻礙。運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元驅(qū)動(dòng)肌肉收縮，其損傷是肌萎縮性側(cè)索硬化和脊髓性肌萎縮等破壞性疾病的基礎(chǔ)，這兩種疾病最終都會(huì)導(dǎo)致癱瘓和早逝。
在新的研究中，圣路易斯華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家們已經(jīng)將健康成人的皮膚細(xì)胞直接轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元而不經(jīng)過干細(xì)胞狀態(tài)。
該技術(shù)使得在實(shí)驗(yàn)室中研究人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元成為可能。與通常研究的小鼠運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元不同，在實(shí)驗(yàn)室中生長(zhǎng)的人類運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元將是一種新工具，因?yàn)檠芯咳藛T不能從活人身上采集這些神經(jīng)元的樣本，但可以輕松地采集皮膚樣本。
避免干細(xì)胞階段消除了在產(chǎn)生所謂的多能干細(xì)胞時(shí)引起的倫理問題，所述多能干細(xì)胞與胚胎干細(xì)胞相似，能夠成為所有成體細(xì)胞類型。并且重要的是，避免干細(xì)胞狀態(tài)允許產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元保留原始皮膚細(xì)胞的年齡，并因此保持患者的年齡。在研究在不同年齡和數(shù)十年惡化的人中發(fā)展的神經(jīng)退行性疾病時(shí)，維持這些細(xì)胞的實(shí)際年齡是至關(guān)重要的。
“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年代，”資深作者，發(fā)育生物學(xué)助理教授Andrew S. Yoo博士說?！拔覀兊难芯拷沂玖诵NA分子如何與稱為轉(zhuǎn)錄因子的其他細(xì)胞信號(hào)一起產(chǎn)生特定類型的神經(jīng)元，在這種情況下是運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元。在未來，我們希望研究運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病患者的皮膚細(xì)胞。轉(zhuǎn)換過程應(yīng)使用來自病情患者的神經(jīng)元來模擬疾病的遲發(fā)性方面?！?/p>
“通過一個(gè)多能干細(xì)胞階段回來有點(diǎn)像拆毀一個(gè)房子并從頭開始建造一個(gè)新房子，”Yoo說?！拔覀冋谧龅母袷欠?。我們改變內(nèi)部但保留了原始結(jié)構(gòu)，這保留了我們想要研究的老化成人神經(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(duì)疾病的認(rèn)識(shí)，并有助于找到治愈受損組織和器官的新方法，這一領(lǐng)域稱為再生醫(yī)學(xué)。
為了將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，研究人員將皮膚細(xì)胞暴露于大腦中通常存在于高水平的分子信號(hào)。Yoo和他的同事 - 當(dāng)時(shí)在斯坦福大學(xué) - 過去的工作表明，暴露于兩個(gè)短片段的RNA將人類皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元。這兩種稱為miR-9和miR-124的microRNA參與重新包裝細(xì)胞的遺傳指令。
在這項(xiàng)新研究中，研究人員對(duì)這種重新包裝過程進(jìn)行了廣泛的描述，詳細(xì)描述了皮膚細(xì)胞如何重新編程為通用神經(jīng)元然后可以被引導(dǎo)到特定類型的神經(jīng)元中。他們發(fā)現(xiàn)參與這一過程的基因已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)行表達(dá)，但在提供正確的分子組合之前一直保持無活性。經(jīng)過多次組合的多次實(shí)驗(yàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)，在混合轉(zhuǎn)錄因子ISL1和LHX3中再添加兩個(gè)信號(hào)，可在約30天內(nèi)將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榧顾柽\(yùn)動(dòng)神經(jīng)元。
根據(jù)Yoo和該研究的共同首創(chuàng)，信號(hào) - 微小RNA miR-9和miR-124加上轉(zhuǎn)錄因子ISL1和LHX3的組合告訴細(xì)胞折疊用于制造皮膚的遺傳指令并展開制造運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的指令。作者，Daniel G. Abernathy和Matthew J. McCoy，Yoo實(shí)驗(yàn)室的博士生; 和Woo Kyung Kim，博士，博士后研究員。
來自Yoo團(tuán)隊(duì)的另一項(xiàng)研究表明，接觸相同的兩種microRNA，miR-9和miR-124，加上不同的轉(zhuǎn)錄因子混合物可以將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌愋偷纳窠?jīng)元。在這種情況下，皮膚細(xì)胞成為紋狀體中型多刺神經(jīng)元，其在亨廷頓舞蹈病中受到影響 - 亨廷頓氏病是一種遺傳性，最終致命的遺傳性疾病，在成年中期開始導(dǎo)致無意識(shí)的肌肉運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知衰退。
在這項(xiàng)新研究中，研究人員表示，轉(zhuǎn)換后的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元與正常小鼠運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元相比，在打開和關(guān)閉的基因以及它們?nèi)绾伟l(fā)揮作用方面都有優(yōu)勢(shì)。但科學(xué)家們不能確定這些細(xì)胞是天然人類運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的完美匹配，因?yàn)楹茈y從成年個(gè)體獲得培養(yǎng)的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元樣本。研究死亡后患者捐贈(zèng)的神經(jīng)元樣本的未來工作需要確定這些細(xì)胞模仿天然人類運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的準(zhǔn)確程度。#清風(fēng)計(jì)劃#
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