來自加州大學圣地亞哥分校醫(yī)學院和武漢大學的科學家們在新研究中證實：抑制普通成纖維細胞的單個蛋白，即足以直接將細胞轉化為功能性神經元,。這些研究結果有可能對神經退行性疾病,，如亨廷頓氏病、帕金森氏病和阿爾茨海默氏癥等,，開發(fā)新療法產生深遠的影響,。相關論文發(fā)表在《細胞》（Cell）雜志上。
誘導多能干細胞成為幾乎所有細胞類型,，是大量不同的治療嘗試及努力中極重要的一步,。近年來，科學家們在這方面的能力得到了顯著提高,。新研究將焦點放在了一種稱作PTB的蛋白令人驚訝和獨特的作用上,。長久以來人們都知道作為一種RNA結合蛋白，PTB在選擇性RNA剪接中起重要作用,。在新研究中,，科學家們通過體外實驗發(fā)現(xiàn)，這一蛋白在與某一microRNA有關的反饋回路中發(fā)揮了特別的調控作用,。
microRNA是一類調控人類高達60%的基因表達的小分子,。目前，科學家們已經發(fā)現(xiàn)了大約有800種miRNAs,，并在不同程度上確定了它們的特征,。其中有一種名為miR-124的miRNA，在大腦發(fā)育過程中特異地調控了PTB的水平,。
研究人員發(fā)現(xiàn)當不同細胞類型中的PTB耗盡時,，它們會變成神經元樣細胞或甚至是功能性神經元，這是一個意料之外的效應,。他們確定,，PTB蛋白在一個復雜的回路中發(fā)揮了功能。這一復雜回路也與一組稱作REST的轉錄因子有關,，眾所周知REST可以沉默非神經元細胞中的神經元基因表達,。
課題領頭人、加州大學圣地亞哥分校細胞和分子醫(yī)學教授傅向東（Xiang-Dong Fu）表示,，目前尚不清楚是哪些神經元信號或其他信號開啟了這一回路,，原理上它可以發(fā)生在這一環(huán)路的任何一點。然而,，在細胞中人為操縱PTB的水平,，誘導細胞變成神經元，為科學家們尋找各種神經退行性疾病的新療法提供了誘人的可能性,。
據(jù)估計,，每4個美國人中就有1人在其一生中將會患上一種神經退行性疾病,，或是阿爾茨海默氏癥、帕金森氏病,、多發(fā)性硬化癥或是肌萎縮側索硬化癥,。
傅向東說：“所有這些疾病目前都無法治愈。現(xiàn)有的治療只是側重試圖保護神經元或是減慢退化速度,。人們一直在致力實現(xiàn)用胚胎干細胞替代損失神經元,，但當前仍存在許多的挑戰(zhàn)，包括如外源DNA的使用等問題,，事實上,，這是一個非常復雜的過程，且效率低下,。”
傅向東解釋說,，REST表達于除神經元之外的所有細胞中。PTB自身是miR-124的靶標,，但同時也是這一microRNA攻擊包括REST在內的其他細胞靶標的一個阻斷物（break）,。
在非神經細胞中，REST抑制miR-124,，PTB驅動這一負反饋環(huán),。但在神經元誘導過程中，miR-124獲得誘導,，PTB減少,；沒有PTB作為阻斷，REST會被分解,；沒有REST,，會導致生成額外的miR-124。這一回路因此變成了一個正前饋（positive feed forward）,，可將非神經細胞轉變成神經元,。
“如果我們知道如何操縱PTB，其似乎是一種主要調控因子,，我們或許最終能夠避免一些問題,，利用患者退化神經元附近的細胞來生成新神經元，”傅向東說,。(生物谷Bioon.com)
DOI:10.1016/j.cell.2012.11.045
PMC:
PMID:
Direct Conversion of Fibroblasts to Neurons by Reprogramming PTB-Regulated MicroRNA Circuits
Yuanchao Xue, Kunfu Ouyang, Jie Huang, Yu Zhou, Hong Ouyang, Hairi Li, Gang Wang, Qijia Wu, Chaoliang Wei, Yanzhen Bi, Li Jiang, Zhiqiang Cai, Hui Sun, Kang Zhang, Yi Zhang, Ju Chen, Xiang-Dong Fu
The induction of pluripotency or trans-differentiation of one cell type to another can be accomplished with cell-lineage-specific transcription factors. Here, we report that repression of a single RNA binding polypyrimidine-tract-binding (PTB) protein, which occurs during normal brain development via the action of miR-124, is sufficient to induce trans-differentiation of fibroblasts into functional neurons. Besides its traditional role in regulated splicing, we show that PTB has a previously undocumented function in the regulation of microRNA functions, suppressing or enhancing microRNA targeting by competitive binding on target mRNA or altering local RNA secondary structure. A key event during neuronal induction is the relief of PTB-mediated blockage of microRNA action on multiple components of the REST complex, thereby derepressing a large array of neuronal genes, including miR-124 and multiple neuronal-specific transcription factors, in nonneuronal cells. This converts a negative feedback loop to a positive one to elicit cellular reprogramming to the neuronal lineage.
