據(jù)科學(xué)日報報道，近日科學(xué)家們發(fā)明了一種將人體皮膚細(xì)胞直接轉(zhuǎn)化為受到亨廷頓氏舞蹈癥——一種致命的遺傳性神經(jīng)退行性疾病——影響的特定大腦細(xì)胞類型的新方法。與將一種細(xì)胞類型轉(zhuǎn)化為另一種的其它技術(shù)有所不同，這一最新方法并不會經(jīng)歷干細(xì)胞階段，從而避免了產(chǎn)生多個細(xì)胞類型，研究人員這樣解釋道。

  美國圣路易斯華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員展示了這些轉(zhuǎn)化細(xì)胞在注射入老鼠大腦后至少存活了6個月，且行為特征與大腦里的初始細(xì)胞非常相似。“這些植入細(xì)胞不僅存活在老鼠大腦里，還展示出與初始細(xì)胞相似的功能特性。”研究高級作者發(fā)展生物學(xué)助理教授安德魯•柳(Andrew S. Yoo)博士這樣說道。“眾所周知，這些細(xì)胞可以延伸至特定大腦區(qū)域。我們發(fā)現(xiàn)人體移植細(xì)胞與老鼠大腦里這些目標(biāo)相連，這便是這項(xiàng)研究的里程碑式的成就。”這項(xiàng)研究被發(fā)表在10月22日的期刊《神經(jīng)元》上。

  科研究人員產(chǎn)生了一種名為中等棘神經(jīng)元的特定大腦細(xì)胞類型，它對控制運(yùn)動至關(guān)重要。這類細(xì)胞是受亨廷頓氏舞蹈癥影響的主要細(xì)胞，這種遺傳性基因紊亂疾病會引起不自主的肌肉移動和認(rèn)知能力下降，常發(fā)病于中年期。亨廷頓氏舞蹈癥患者在首次出現(xiàn)癥狀后大約還能繼續(xù)活20年，但病情會日益加重。

  這項(xiàng)研究所使用的是人類皮膚細(xì)胞，而非常研究的老鼠細(xì)胞或者發(fā)展早期的人類細(xì)胞。至于潛在的未來療法，轉(zhuǎn)化成年人體細(xì)胞的能力展示了使用病人自身皮膚細(xì)胞的可能性，這比較容易獲得，也不會得到免疫系統(tǒng)的排斥。

  為了重新編碼這些細(xì)胞，柳和同事將皮膚細(xì)胞放在一個模擬大腦細(xì)胞的環(huán)境里?；谶^去的研究他們知道暴露在兩個小型RNA分子可以將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為不同類型的神經(jīng)元混合物。

  在皮膚細(xì)胞里，如何變成大腦細(xì)胞或者任何類型的細(xì)胞的DNA指令都完好保存未被使用。在發(fā)表在期刊《自然》上的先前研究里，柳和他的同事展示了暴露在兩個名為miR-9 和miR-124的micrornAs會改變指導(dǎo)包裝DNA的方法。盡管研究人員仍在逐步揭開這一復(fù)雜過程的細(xì)節(jié)，這些microRNAs似乎打開了對大腦細(xì)胞至關(guān)重要的DNA片段，使得指導(dǎo)神經(jīng)元發(fā)育和功能的基因可以表達(dá)。

  在了解暴露在microRNAs下會改變細(xì)胞類型以形成神經(jīng)元混合物之后，研究人員開始精細(xì)的調(diào)節(jié)化學(xué)信號，將細(xì)胞暴露在名為轉(zhuǎn)錄因子的額外分子里，科學(xué)家們知道轉(zhuǎn)錄因子存在于中等棘神經(jīng)元普遍存在的大腦區(qū)域里。

  “我們認(rèn)為microRNAs肩負(fù)著重?fù)?dān)，”研究合作作者、神經(jīng)科學(xué)研究生馬瑟斯•維克托(Matheus B. Victor)這樣說道。“它們在為皮膚細(xì)胞變?yōu)樯窠?jīng)元做準(zhǔn)備。我們添加的轉(zhuǎn)錄因子會指導(dǎo)皮膚細(xì)胞變成特定的子類型，在這項(xiàng)研究里就是中等棘神經(jīng)元。我們認(rèn)為我們可以通過使用不同的轉(zhuǎn)錄因子，產(chǎn)生不同類型的神經(jīng)元。”

  柳還解釋了microRNAs，而非轉(zhuǎn)錄因子，才是將人體皮膚細(xì)胞直接重新編程轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元的重要組成部分。他的研究小組，包括合作第一作者高級研究員米歇爾•雷齊納(Michelle C. Richner)，展示了細(xì)胞只暴露在轉(zhuǎn)錄因子下是無法成功轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元。

  研究人員進(jìn)行了大量的測試以展示這些最新轉(zhuǎn)化的大腦細(xì)胞的確和原始中等棘神經(jīng)元一樣，且特性也相似。轉(zhuǎn)化的細(xì)胞會表達(dá)原始中等棘神經(jīng)元特有的基因，但不會表達(dá)其它類型神經(jīng)元的基因。當(dāng)植入老鼠大腦里，轉(zhuǎn)化的細(xì)胞展示出與原始神經(jīng)元相似的形態(tài)學(xué)和功能學(xué)特性。

  為了研究與疾病相關(guān)的細(xì)胞特性，科研人員現(xiàn)在正從亨廷頓氏舞蹈癥患者身體里提取皮膚細(xì)胞并利用最新的方法將它們重新編程轉(zhuǎn)化為中等棘神經(jīng)元。他們還計算將健康的重新編程的人體細(xì)胞注入具有亨廷頓氏舞蹈癥模型的老鼠身上以調(diào)查這對癥狀是否會產(chǎn)生任何影響。