重磅！構(gòu)建出將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元的重編程配方

來(lái)源：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2018-05-15 11:14:00【大中小】

大腦是非常復(fù)雜的，有數(shù)千種不同類(lèi)型的細(xì)胞，而且每種細(xì)胞參與不同的疾病。理解和治療許多大腦疾病的問(wèn)題在于我們不能可重復(fù)性地產(chǎn)生正確類(lèi)型的腦細(xì)胞。

在一項(xiàng)新的研究中，美國(guó)斯克里普斯研究所的Kristin Baldwin教授及其團(tuán)隊(duì)想要知道簡(jiǎn)化和擴(kuò)展讓利用皮膚細(xì)胞直接制造出神經(jīng)元的編碼工具盒（coding toolbox）是否是可能的。Baldwin實(shí)驗(yàn)室成員Rachel Tsunemoto博士在之前的一項(xiàng)研究中已提示著一次僅利用兩種轉(zhuǎn)錄因子產(chǎn)生特定類(lèi)型的神經(jīng)元是可能的（Nature Neuroscience, 2015, doi:10.1038/nn.3887）。因此，她和其他的實(shí)驗(yàn)室成員設(shè)計(jì)和測(cè)試了大量的雙轉(zhuǎn)錄因子編碼以便觀察它們是否能夠?qū)⑵つw細(xì)胞轉(zhuǎn)化為具有神經(jīng)元基本核心特征（比如它們的形狀和電興奮性）的細(xì)胞。

圖片來(lái)自Baldwin/The Scripps Research Institute。

盡管這些研究人員預(yù)計(jì)會(huì)發(fā)現(xiàn)一些新的轉(zhuǎn)錄因子，或者可能根本就不會(huì)有所發(fā)現(xiàn)，但是他們的大規(guī)模篩選結(jié)果是極其令人吃驚的。在利用傳統(tǒng)的電記錄方法和新型高靈敏的測(cè)序方法測(cè)試的將近600種轉(zhuǎn)錄因子中，它們的中12％以上最終將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元---發(fā)現(xiàn)70多個(gè)新的配方或編碼可用于神經(jīng)元產(chǎn)生。相關(guān)研究結(jié)果于2018年5月9日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Diverse reprogramming codes for neuronal identity”。這些發(fā)現(xiàn)為在培養(yǎng)皿中在可重復(fù)的條件下研究自閉癥、精神分裂癥、成癮和阿爾茨海默病等常見(jiàn)的大腦疾病打開(kāi)大門(mén)。

接下來(lái)出現(xiàn)了更大的驚喜。正如Baldwin稱(chēng)呼的那樣，這些由皮膚細(xì)胞（具體為成纖維細(xì)胞）產(chǎn)生的“合成神經(jīng)元（synthetic neuron）”開(kāi)始長(zhǎng)出突觸并嘗試著彼此間進(jìn)行通信。要知道，成纖維細(xì)胞彼此之間是不會(huì)進(jìn)行通信的。

每個(gè)編碼產(chǎn)生了一組具有不同性質(zhì)的神經(jīng)元，其中的一些神經(jīng)元似乎有助于理解我們的基因組成中的差異如何讓我們易于產(chǎn)生在自閉癥、尼古丁成癮或神經(jīng)變性等疾病中出現(xiàn)的神經(jīng)多樣性。

這項(xiàng)新研究代表著細(xì)胞重編程領(lǐng)域取得重大的進(jìn)展。用于產(chǎn)生神經(jīng)元的轉(zhuǎn)錄因子就像編碼一樣，如今人們能夠反復(fù)不斷地輸入這些編碼來(lái)獲得開(kāi)展他們的研究所需的特定類(lèi)型的神經(jīng)元，而無(wú)需從大腦外科手術(shù)中獲得非常寶貴的人類(lèi)樣本（僅能夠在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)用于研究）。

Baldwin說(shuō)，“如今我們能夠成為更好的基因組偵探。建立這些編碼和它們產(chǎn)生的神經(jīng)元類(lèi)型的數(shù)據(jù)庫(kù)能夠有助我們將人類(lèi)大腦疾病的基因組研究直接與對(duì)神經(jīng)元中發(fā)生何種差錯(cuò)的分子理解相關(guān)聯(lián)起來(lái)，這是發(fā)現(xiàn)和開(kāi)展靶向療法的關(guān)鍵。”

這些研究人員正在鼓勵(lì)其他的科學(xué)家們通過(guò)由斯克里普斯研究所運(yùn)行的一個(gè)稱(chēng)為BioGPS的免費(fèi)平臺(tái)來(lái)使用他們的研究結(jié)果。畢竟需要探究的東西太多了。

參考資料：

Rachel Tsunemoto, Sohyon Lee, Attila Sz?cs et al. Diverse reprogramming codes for neuronal identity. Nature, Published online: 09 May 2018, doi:10.1038/s41586-018-0103-5