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重大突破!科学家将人类皮肤细胞直接成功转化为运动神经元细胞

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重大突破!科学家将人类皮肤细胞直接成功转化为运动神经元细胞

发布日期:2017-09-12 作者: 点击:

2017911,科学家们一直在尝试开发治疗神经变性疾病的新型疗法,但目前他们并不能在实验室中培养并且促进运动神经元的生长,运动神经元能够驱动肌肉收缩,而且其损伤往往是引发多种严重疾病的原因,比如肌萎缩侧索硬化、脊髓性肌萎缩等,所有这些疾病最终都会引发患者瘫痪并且过早死亡。

神经细胞

近日,一项刊登在国际杂志Cell Stem Cell上的研究报告中,来自华盛顿大学医学院的研究人员通过研究将来自健康成年人机体中的皮肤细胞直接成功转化成了运动神经元,而且并不需要经过干细胞状态。这种新型技术能够帮助研究者实现在实验室中对人类中枢神经系统的运动神经元进行研究,并不像通常所研究的小鼠运动神经元那样,研究人员无法对人体的运动神经元取样进行研究。

 

当研究人员制造出多能干细胞时就能够避免干细胞状态,从而就能够消除人们的伦理担忧,多能干细胞类似于胚胎干细胞,其也能够转化成为多种类型的细胞;更重要的是,避免干细胞状态也能够促进运动神经元维持最原始皮肤细胞的“年龄”。当研究不同年龄段患者的神经变性疾病时,能够维持运动神经元细胞的实足年龄非常关键。

 

研究者Andrew S.Yoo博士说道,这项研究中,我们利用来自20出头至60多岁的健康成年人机体中的皮肤细胞进行研究,随后揭示了小RNA分子如何同其它转录因子联合使用来帮助制造特殊类型的神经元,比如运动神经元等;未来我们还将会对运动神经元障碍的患者机体中的皮肤细胞进行研究。研究者将人类皮肤细胞转化成为其它类型细胞(比如神经元)的能力或许能够帮助他们增强对多种神经变性疾病发病机制的理解,同时还能够帮助开发新型疗法来愈合受损伤的组织和器官等,这一研究领域称之为再生医学。


什么是再生医学

 

一、再生医学的概念

    简单的来讲,再生医学是指利用生物学及工程学的理论方法创造丢失或功能损害的组织和器官,使其具备正常组织和器官的机构和功能。

  详细来说,再生医学(regenerative medicine)的概念可以有广义和狭义之分。

  广义上讲,再生医学原先指体内组织再生的理论、技术和外科操作,也可以认为是一门研究如何促进创伤与组织器官缺损生理性修复,以及如何进行组织器官再生与功能重建的学科,可以理解为通过研究机体的正常组织特征与功能、创伤修复与再生机制及干细胞分化机理,寻找有效的生物治疗方法,促进机体自我修复与再生,或构建新的组织与器官以维持、修复、再生或改善损伤组织和器官功能。

  狭义上讲是应用生命科学、材料科学、临床医学、计算机科学和工程学等学科的原理和方法,研究和开发用于替代、修复、重建或再生人体各种组织器官的理论和技术的新型学科和前沿交叉领域。

  再生医学标志着医学将步入重建、再生、“制造”、替代组织器官的新时代,也为人类面临的大多数医学难题带来了新的希望,如心血管疾病、自身免疫性疾病、糖尿病、恶性肿瘤、阿尔兹海默病、帕金森病、先天性遗传缺陷等疾病和各种组织器官损伤的治疗。再生医学的内涵已不断扩大,包括组织工程、细胞和细胞因子治疗、基因治疗和微生态治疗等。国际再生医学基金会(IFRM)已明确把组织工程定为再生医学的分支学科。随着组织工程概念的扩展,凡是能引导组织再生的各种方法和技术均被列入组织工程范畴内,所以在一般情况下,组织工程和再生医学并没有严格区分。


二、再生医学领域的探索

  目前,再生医学领域正在探索的3大策略包括:

   1、通过移植细胞悬浮体或聚合体来替代受损组织;

   2、实验室生产的能够替代天然组织的生物化人工组织或器官的植入;

   3、通过药物手段,对损伤组织部分进行再生诱导。然而,目前还没有任何一种策略取得完全令人满意的结果。


为了将皮肤细胞转化为运动神经元,研究者将皮肤细胞暴露于大脑中高水平的分子信号中,此前研究中,研究者Yoo及同事通过研究发现,当暴露于两种短片段RNA分子中时就能够将人类皮肤细胞转化成为神经元,这两种microRNAs分子(miR-9miR-124)主要参与细胞中遗传物质的重新包装。文章中,研究人员对这种重新包装的过程进行了精细化地分析,清楚阐明了人类机体皮肤细胞如何被重编程为通用的神经元细胞,进而转化成为特殊类型的神经元。

 

研究者发现了参与该过程的基因,但该基因一直会保持失活状态直到形成正确的分子组合;当研究人员对多个组合进行实验研究后,他们发现,将转录因子ISL1LHX3信号加入到混合物中后就能够在大约30天时间内将皮肤细胞转化为脊髓运动神经元细胞。miR-9miR-124以及转录因子ISL1LHX3组合到一起后就能够抑制制造皮肤组织的遗传指令,转而激活制造运动神经元的遗传指令。

 

研究者发现,当暴露于相同的两种microRNAsmiR-9miR-124)以及不同的转录因子混合物后就能够将皮肤细胞转化成为不同类型的神经元细胞,在这种情况下,皮肤细胞就会转变成为纹状体中型多棘神经元,这种神经元细胞在亨廷顿氏症患者机体中会被影响,而亨廷顿氏症是一种致死性的遗传障碍,其会引发中年人出现不自觉的肌肉运动和认知衰退等症状。


这项研究中,研究人员通过研究成功地将皮肤细胞转化成为运动神经元,后期研究中他们还将对死亡患者所捐献的神经元样本组织进行研究来确定到底是哪些细胞能够模拟人类机体中天生的运动神经元。

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相关标签:干细胞保存,皮肤细胞,神经细胞

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