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來自德國波恩大學生命與大腦研究中心的科學家成功地利用小鼠結締組織細胞(成纖維細胞)直接產生腦干細胞,。
中國細胞生物學學會干細胞生物學分會 2012年春季會議
這些干細胞能夠自我增殖,，也能夠轉化為多種不同類型的腦細胞。迄今為止,，只有在已經充分發(fā)育的或者只有有限分裂能力的腦細胞中重編程才是可能的,。如今波恩大學科學家開發(fā)出這種新的重編程方法，這就使得人們可以利用提取的常規(guī)體細胞獲得仍然不成熟的和能夠進行無限分裂的腦干細胞,。相關研究結果于2012年4月6日發(fā)表在《細胞-干細胞》期刊上,。
2006年，日本干細胞研究員山中伸彌(Shinya Yamanaka)教授和他的研究小組首次通過將小鼠結締組織細胞重編程到一種胚胎階段而產生誘導性多功能干細胞(iPSC),，而且這些細胞能夠分化為所有類型的體細胞,。這一研究結果已經發(fā)布便馬上引起科學界的關注。如果許多人們所需要的干細胞都能夠通過重編程常規(guī)體細胞而獲得,，那么它們有潛力促進醫(yī)學發(fā)展和藥物研究,。如今，來自波恩大學重建神經生物學研究所的Frank Edenhofer博士和他的研究小組在小鼠中對這種方法做了改善,。
Edenhofer和他的同事們Marc Thier,、Philipp Wörsdörfer和Yenal B. Lakes使用小鼠結締組織細胞作為研究對象。就像山中伸彌那樣,，他們將4種基因組合在一起促進這些細胞進行轉化,。“然而，我們故意地并且有針對性地產生神經干細胞或者說腦干細胞,，而不是iPSC”,，Edenhofer說。這些細胞也被稱作成體干細胞(omatic or adult stem cell),，能夠分化為神經系統(tǒng)中典型的細胞：神經元,、少突膠質細胞(oligodendrocyte)和星形膠質細胞(astrocyte),。
基因Oct4是起關鍵作用的控制因子
基因Oct4是關鍵性的控制因子。首先,，它讓結締組織細胞做好重編程的準備,，然而隨后它似乎阻止不穩(wěn)定的細胞變成腦干細胞。盡管在iPSC重編程期間,，這種因子在較長的時間內開啟表達,，但是波恩大學研究人員利用一種特殊技術激活這種因子并讓它只在幾天時間內持續(xù)表達。“如果這種分子開關在有限時間內閉合,，那么被我們稱作誘導性神經干細胞(induced neural stem cell, iNSC)的腦干細胞就能夠直接產生”,，Edenhofer說,，“Oct4激活這種過程,，讓結締組織細胞變得不穩(wěn)定，并允許將它們直接重編程為腦干細胞,。然而,，我們仍然需要分析這種細胞轉換過程發(fā)生的精確機制。”
波恩大學科學家因此發(fā)現(xiàn)一種重編程細胞的新方法,，而且相比于獲得iPSC和胚胎干細胞(ESC)的方法,，它更加迅速，也更為安全,。“因此我們不用經過胚胎階段就可對細胞進行重編程,，所以我們的方法大約要比用來產生iPSC的方法快2到3倍”，Edenhofer強調道,。因此,，這項研究所需的工作量和成本也比較低。與其他方法相比,，波恩大學科學家開發(fā)的這種方法因為能夠將結締組織細胞直接重編程為能夠幾乎無限制地增殖的神經干細胞而特別引人關注,。
低風險的腫瘤形成和無限制的自我更新
低風險的腫瘤形成是比較重要的，因為在不遠的未來,，神經細胞將能夠替換神經系統(tǒng)中有缺陷的細胞,。各個國際科學研究小組的愿景就是最終能夠利用諸如皮膚細胞或毛根細胞之類的體細胞創(chuàng)建出成體干細胞，并將這些干細胞進一步分化為用于治療目的的細胞,，然后將它們移植到身體受損區(qū)域,。“但是道路依然漫長”，Edenhofer說,。不過,，如今這些科學家更迫切地需要一種簡單的方法從病人身上獲得腦干細胞以便使用它們來研究許多神經退行性疾病和在盤碟上測試藥物。“我們的研究可能有助于人們無限制地大量產生病人自己的細胞,。”鑒于當前的研究是在小鼠身上完成的,，所以Edenhofer說,，“我們如今非常想觀察一下這些結果是否也能夠應用于人類”。(生物谷：towersimper編譯)
延伸閱讀：
Cell Stem Cell：首次將皮膚細胞直接轉化為神經干細胞
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doi:10.1016/j.stem.2012.03.003
PMC:
PMID:
Direct Conversion of Fibroblasts into Stably Expandable Neural Stem Cells
Marc Thier, Philipp Wörsdörfer, Yenal B. Lakes, Raphaela Gorris, Stefan Herms, Thoralf Opitz, Dominic Seiferling, Tamara Quandel, Per Hoffmann, Markus M. Nöthen, Oliver Brüstle, Frank Edenhofer
Recent advances have suggested that direct induction of neural stem cells (NSCs) could provide an alternative to derivation from somatic tissues or pluripotent cells. Here we show direct derivation of stably expandable NSCs from mouse fibroblasts through a curtailed version of reprogramming to pluripotency. By constitutively inducing Sox2, Klf4, and c-Myc while strictly limiting Oct4 activity to the initial phase of reprogramming, we generated neurosphere-like colonies that could be expanded for more than 50 passages and do not depend on sustained expression of the reprogramming factors. These induced neural stem cells (iNSCs) uniformly display morphological and molecular features of NSCs, such as the expression of Nestin, Pax6, and Olig2, and have a genome-wide transcriptional profile similar to that of brain-derived NSCs. Moreover, iNSCs can differentiate into neurons, astrocytes, and oligodendrocytes. Our results demonstrate that functional NSCs can be generated from somatic cells by factor-driven induction.
