2012年12月6日,，《Journal of Molecular Cell Biology》在線發(fā)表中科院生物物理研究所劉光慧研究組題為“New march towards the regeneration of sensation and cognition: hear more, see more and learn more”的綜述,，凝練地總結(jié)了利用多能干細(xì)胞（PSC）與定向誘導(dǎo)分化技術(shù)修復(fù)受損的聽覺、視覺以及認(rèn)知障礙的最新進(jìn)展與應(yīng)用前景,。
世界上有超過2.75億人患有中度和重度的聽力損傷,，其中很大部分是由于內(nèi)耳毛細(xì)胞（hair cells）和相應(yīng)的聽覺神經(jīng)元丟失造成的。多能干細(xì)胞具有體外自我更新和分化的潛能,，分為胚胎干細(xì)胞（ESC）和誘導(dǎo)性多潛能干細(xì)胞（iPSC）,。最新的研究表明，ESC可以定向誘導(dǎo)為耳祖細(xì)胞,，進(jìn)而分化為聽覺神經(jīng)細(xì)胞,。將耳祖細(xì)胞移植入耳聾的沙鼠中，這些細(xì)胞有能力進(jìn)一步分化遷移并顯著的提高沙鼠對于聲音的敏感度,。
文章同時關(guān)注了另一種人類重要的感知能力-視覺,，并重點總結(jié)了近年來由PSC向視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞（RPE）分化的重要進(jìn)展。ESC分化得到的RPE細(xì)胞移植到患有視力退行疾病的病人眼內(nèi)可以安全的緩解視力退化,。ESC還可以分化為包含光敏感細(xì)胞的三維視杯結(jié)構(gòu),。此外，多個研究建立了PSC體外定向分化為大腦皮層神經(jīng)元細(xì)胞的方案,，而大腦皮層是人類感知與認(rèn)識的中樞,。這些進(jìn)展為應(yīng)用多能干細(xì)胞治療人類感知障礙的研究提供了基礎(chǔ)。值得關(guān)注的是,，細(xì)胞轉(zhuǎn)分化（trans-differentiation）和基因打靶技術(shù)的技術(shù)突破也將大大促進(jìn)細(xì)胞治療的發(fā)展,。感知與認(rèn)識疾病特異的iPSC還可以在體外定向分化為攜帶致病基因的聽覺,、視覺等感知相關(guān)的細(xì)胞,，這些“疾病特異”的神經(jīng)細(xì)胞可進(jìn)一步用于疾病機(jī)理的研究?？傊?，這些再生醫(yī)學(xué)的重要里程牌式的發(fā)現(xiàn)均標(biāo)志著生物醫(yī)學(xué)界在利用干細(xì)胞治療人類感知疾病的努力中更進(jìn)了一步,。
劉光慧研究組一直致力于利用PSC和基因打靶技術(shù)進(jìn)行疾病模擬和細(xì)胞治療的研究。曾最早利用兒童早衰癥iPSC研究早衰性動脈粥樣硬化的細(xì)胞分子機(jī)制（Liu et al. Nature 2011）,；利用帕金森病人iPSC研究神經(jīng)性退行疾病的分子病理基礎(chǔ)（Liu et al. Nature 2012）,。 劉光慧研究員和美國Salk研究所Dr. Juan Carlos Izpisua Belmonte為本文的通訊作者。該工作得到中科院干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)戰(zhàn)略先導(dǎo)專項,、國家青年千人計劃以及基金委優(yōu)秀青年基金等項目的資助,。(生物谷Bioon.com)
doi: 10.1093/jmcb/mjs060
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PMID:
New march towards the regeneration of sensation and cognition: hear more, see more and learn more
Kejing Zhang 1,† , Fei Yi 1,† , Guang-Hui Liu 2,* , and Juan Carlos Izpisua Belmonte 1,3,*
As many human sensory and cognitive diseases are caused by irreversible damage or loss of certain types of neurons, methodologies aimed at replacement of lost neurons are key to restore lost sensation. Recent advances in generation of ear-cell progenitors, optic-cup structures and cortical neurons from human embryonic stem cells (ESCs) and induced pluripotent stem cells (iPSCs) provide versatile tools for modeling human diseases and developing cells for replacement therapies.
