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科学家将人类皮肤细胞直接转化为脑细胞

健康 89xy 2周前 (11-14) 14次浏览

通过将皮肤细胞暴露于特定的细胞编程分子组合,科学家们成功地将它们转化为行为类似天然细胞的脑细胞。

科学家将人类皮肤细胞直接转化为脑细胞

根据Andrew Yoo及其同事的工作,人类皮肤细胞(上)可以通过暴露于microRNAs和转录因子的正确组合而转化为中等多刺神经元(下)。
图像信用:Yoo Lab

这项研究不同寻常,因为与许多细胞转化技术不同,细胞不会首先返回干细胞阶段——它们直接转化为脑细胞——从而避免了产生许多其他类型细胞的风险。

这项研究是独一无二的,因为研究小组成功地对皮肤细胞进行了重新编程,使其成为一种特定类型的脑细胞,而不是一系列脑细胞。

密苏里州圣路易斯(WUSTL)华盛顿大学医学院的研究人员在《神经元》(Neuron)杂志上撰文,报告了他们如何利用microRNAs和转录因子的特殊组合,将皮肤细胞重新编程为一种特殊类型的脑细胞,称为中刺神经元。

他们产生的中等多刺神经元——在注射到小鼠大脑后存活了至少6个月——对控制运动很重要,是亨廷顿氏病的主要影响类型。

亨廷顿氏病是一种遗传性遗传病,可导致不自主运动和智力逐渐下降。这种疾病通常始于中年,患者可以在症状出现后存活20年,尽管这些症状会逐渐恶化。

转化的细胞显示出天然细胞的特性

资深作者、WUSTL大学发育生物学助理教授安德鲁·柳博士说,新细胞不仅在小鼠大脑中存活,而且还表现出与天然细胞相似的特性:

“众所周知,这些细胞将投射延伸到大脑的某些区域。我们发现人类移植的细胞也与老鼠大脑中这些遥远的目标相连。这是这篇论文的一个里程碑。”

因为他们在研究中使用了成人皮肤细胞——而不是小鼠细胞或处于早期发育阶段的人类细胞——该团队认为这项工作显示了在再生医学中使用患者自身细胞的潜力。这很重要,因为治疗可以使用容易获得的细胞,也避免了免疫排斥的问题。

在他们的研究中,柳博士和同事们在模拟脑细胞的环境中培养皮肤细胞。在以前的工作中,他们已经发现将皮肤细胞暴露于两种叫做miR-9和miR-124的小RNA分子可以将它们转化为不同类型的脑细胞。

尽管他们仍在努力弄清楚到底发生了什么,但研究小组认为,这两种小RNA分子打开了细胞内紧密包装的DNA,这些DNA保存着制造脑细胞的指令,允许特定于它们发育和功能的基因被打开。

在证明暴露于这些小RNA分子会将皮肤细胞转化为脑细胞的混合物后,研究小组开始微调化学信号。他们通过添加称为转录因子的分子来做到这一点,他们已经知道转录因子存在于大脑中多刺神经元丰富的部分。

转录因子引导细胞成为特定的类型

第一作者之一,神经科学研究生马休斯·维克多说,他们相信小核糖核酸分子在“做繁重的工作”,并且:

“他们正在启动皮肤细胞成为神经元。然后,我们添加的转录因子引导皮肤细胞成为一种特定的亚型,在这种情况下是中等多刺神经元。我们认为我们可以通过切断不同的转录因子来产生不同类型的神经元。”

该小组还表明,当皮肤细胞单独暴露于转录因子时,如果没有小RNA分子,皮肤细胞不会成功转化。

该小组还进行了广泛的测试,以显示新的脑细胞具有天然中等多刺神经元的特征。他们为自己的特定类型表达了正确的基因,而没有为其他类型的神经元表达基因。

当移植到小鼠大脑中时,转化的细胞看起来像天然的中等多刺神经元,表现也像它们。

该团队现在正在使用亨廷顿氏病患者的皮肤细胞,并使用他们的新方法将它们转化为中等多刺神经元。他们还计划将这些细胞注射到患有这种疾病的老鼠体内。

这项研究由多个机构资助,包括美国国立卫生研究院(NIH)。


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