人体皮肤细胞直接转化为运动神经元

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科学家们已经发现了一种将人体皮肤细胞直接转化为运动神经元的新方法（上图）。该技术由圣路易斯华盛顿大学医学院开发，可以帮助研究人员更好地了解运动神经元疾病，如肌萎缩侧索硬化症。人类运动神经元很难研究，因为它们不能从活着的患者身上获取。图中的运动神经元是从健康的42岁女性采集的皮肤细胞转化而来的。图片来源：Daniel Abernathy

致力于开发神经退行性疾病新疗法的科学家因实验室无法培养人类运动神经元而受到阻碍。运动神经元驱动肌肉收缩，其损伤是肌萎缩性侧索硬化和脊髓性肌萎缩等破坏性疾病的基础，这两种疾病最终都会导致瘫痪和早逝。

在新的研究中，圣路易斯华盛顿大学医学院的科学家们已经将健康成人的皮肤细胞直接转化为运动神经元而不经过干细胞状态。

该技术使得在实验室中研究人类中枢神经系统的运动神经元成为可能。与通常研究的小鼠运动神经元不同，在实验室中生长的人类运动神经元将是一种新工具，因为研究人员不能从活人身上采集这些神经元的样本，但可以轻松地采集皮肤样本。

避免干细胞阶段消除了在产生所谓的多能干细胞时引起的伦理问题，所述多能干细胞与胚胎干细胞相似，能够成为所有成体细胞类型。并且重要的是，避免干细胞状态允许产生的运动神经元保留原始皮肤细胞的年龄，并因此保持患者的年龄。在研究在不同年龄和数十年恶化的人中发展的神经退行性疾病时，维持这些细胞的实际年龄是至关重要的。

“在这项研究中，我们只使用健康成年人的皮肤细胞，年龄从20岁到60年代，”资深作者，发育生物学助理教授Andrew S. Yoo博士说。“我们的研究揭示了小RNA分子如何与称为转录因子的其他细胞信号一起产生特定类型的神经元，在这种情况下是运动神经元。在未来，我们希望研究运动神经元疾病患者的皮肤细胞。转换过程应使用来自病情患者的神经元来模拟疾病的迟发性方面。“

“通过一个多能干细胞阶段回来有点像拆毁一个房子并从头开始建造一个新房子，”Yoo说。“我们正在做的更像是翻新。我们改变内部但保留了原始结构，这保留了我们想要研究的老化成人神经元的特征。”

科学家将人类皮肤细胞转化为其他细胞类型（如神经元）的能力，有可能增强对疾病的认识，并有助于找到治愈受损组织和器官的新方法，这一领域称为再生医学。

为了将皮肤细胞转化为运动神经元，研究人员将皮肤细胞暴露于大脑中通常存在于高水平的分子信号。Yoo和他的同事 - 当时在斯坦福大学 - 过去的工作表明，暴露于两个短片段的RNA将人类皮肤细胞转化为神经元。这两种称为miR-9和miR-124的microRNA参与重新包装细胞的遗传指令。

在这项新研究中，研究人员对这种重新包装过程进行了广泛的描述，详细描述了皮肤细胞如何重新编程为通用神经元然后可以被引导到特定类型的神经元中。他们发现参与这一过程的基因已经准备好进行表达，但在提供正确的分子组合之前一直保持无活性。经过多次组合的多次实验，研究人员发现，在混合转录因子ISL1和LHX3中再添加两个信号，可在约30天内将皮肤细胞转变为脊髓运动神经元。

根据Yoo和该研究的共同首创，信号 - 微小RNA miR-9和miR-124加上转录因子ISL1和LHX3的组合告诉细胞折叠用于制造皮肤的遗传指令并展开制造运动神经元的指令。作者，Daniel G. Abernathy和Matthew J. McCoy，Yoo实验室的博士生; 和Woo Kyung Kim，博士，博士后研究员。

来自Yoo团队的另一项研究表明，接触相同的两种microRNA，miR-9和miR-124，加上不同的转录因子混合物可以将皮肤细胞转变为不同类型的神经元。在这种情况下，皮肤细胞成为纹状体中型多刺神经元，其在亨廷顿舞蹈病中受到影响 - 亨廷顿氏病是一种遗传性，最终致命的遗传性疾病，在成年中期开始导致无意识的肌肉运动和认知衰退。

在这项新研究中，研究人员表示，转换后的运动神经元与正常小鼠运动神经元相比，在打开和关闭的基因以及它们如何发挥作用方面都有优势。但科学家们不能确定这些细胞是天然人类运动神经元的完美匹配，因为很难从成年个体获得培养的运动神经元样本。研究死亡后患者捐赠的神经元样本的未来工作需要确定这些细胞模仿天然人类运动神经元的准确程度。#清风计划#