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Nature:重磅!构建出将皮肤细胞转化为神经元的重编程配方

来源:本站原创 2018-05-14 20:12

2018年5月14日/生物谷BIOON/---大脑是非常复杂的,有数千种不同类型的细胞,而且每种细胞参与不同的疾病。理解和治疗许多大脑疾病的问题在于我们不能可重复性地产生正确类型的脑细胞。

在一项新的研究中,美国斯克里普斯研究所的Kristin Baldwin教授及其团队想要知道简化和扩展让利用皮肤细胞直接制造出神经元的编码工具盒(coding toolbox)是否是可能的。Baldwin实验室成员Rachel Tsunemoto博士在之前的一项研究中已提示着一次仅利用两种转录因子产生特定类型的神经元是可能的(Nature Neuroscience, 2015, doi:10.1038/nn.3887)。因此,她和其他的实验室成员设计和测试了大量的双转录因子编码以便观察它们是否能够将皮肤细胞转化为具有神经元基本核心特征(比如它们的形状和电兴奋性)的细胞。
图片来自Baldwin/The Scripps Research Institute。

尽管这些研究人员预计会发现一些新的转录因子,或者可能根本就不会有所发现,但是他们的大规模筛选结果是极其令人吃惊的。在利用传统的电记录方法和新型高灵敏的测序方法测试的将近600种转录因子中,它们中的12%以上最终将皮肤细胞转化为神经元---发现70多个新的配方或编码可用于神经元产生。相关研究结果于2018年5月9日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Diverse reprogramming codes for neuronal identity”。这些发现为在培养皿中在可重复的条件下研究自闭症、精神分裂症、成瘾和阿尔茨海默病等常见的大脑疾病打开大门。

接下来出现了更大的惊喜。正如Baldwin称呼的那样,这些由皮肤细胞(具体为成纤维细胞)产生的“合成神经元(synthetic neuron)”开始长出突触并尝试着彼此间进行通信。要知道,成纤维细胞彼此之间是不会进行通信的。

每个编码产生了一组具有不同性质的神经元,其中的一些神经元似乎有助于理解我们的基因组成中的差异如何让我们易于产生在自闭症、尼古丁成瘾或神经变性等疾病中出现的神经多样性。

这项新研究代表着细胞重编程领域取得重大的进展。用于产生神经元的转录因子就像编码一样,如今人们能够反复不断地输入这些编码来获得开展他们的研究所需的特定类型的神经元,而无需从大脑外科手术中获得非常宝贵的人类样本(仅能够在几个小时内用于研究)。

Baldwin说,“如今我们能够成为更好的基因组侦探。建立这些编码和它们产生的神经元类型的数据库能够有助我们将人类大脑疾病的基因组研究直接与对神经元中发生何种差错的分子理解相关联起来,这是发现和开展靶向疗法的关键。”

这些研究人员正在鼓励其他的科学家们通过由斯克里普斯研究所运行的一个称为BioGPS的免费平台来使用他们的研究结果。毕竟需要探究的东西太多了。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

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

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