臍帶血干細(xì)胞有史以來(lái)第一次被轉(zhuǎn)化為其他類型細(xì)胞,，即大腦少突膠質(zhì)細(xì)胞(oligodendrocyte),，從而可能最終導(dǎo)致人們?yōu)榧顾钃p傷和多發(fā)性硬化癥以及其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病開(kāi)發(fā)出新的治療方法。
美國(guó)中佛羅里達(dá)大學(xué)(University of Central Florida)工程師James Hickman領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組在2012年1月18日那期ACS Chemical Neuroscience期刊上發(fā)表這一研究成就,。他說(shuō),，“這是第一次利用非胚胎性干細(xì)胞(non-embryonic stem cell)開(kāi)展這項(xiàng)研究,。我們對(duì)這項(xiàng)研究的最終意義感到非常激動(dòng)，因?yàn)樗朔伺咛ジ杉?xì)胞存在的很多障礙,。”
臍帶血干細(xì)胞不會(huì)產(chǎn)生倫理困境,，因?yàn)樗鼈儊?lái)自被丟棄的臍帶。另一個(gè)大的益處是人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)臍帶細(xì)胞并不導(dǎo)致免疫反應(yīng),，這可能簡(jiǎn)化它們?cè)卺t(yī)學(xué)治療中的潛在應(yīng)用。
位于美國(guó)加州門(mén)洛帕克市的制藥公司Geron為脊髓修復(fù)開(kāi)發(fā)出一種基于胚胎干細(xì)胞的治療方法,，但是它花費(fèi)了18個(gè)月才得到來(lái)自美國(guó)食品藥品管理局的批準(zhǔn)進(jìn)行人類臨床試驗(yàn),，這其中大部分原因在于與人胚胎干細(xì)胞研究相關(guān)聯(lián)的倫理和大眾擔(dān)憂。這種原因和其他問(wèn)題最近導(dǎo)致該公司關(guān)閉了它的干細(xì)胞部門(mén),，從而突出表明人們需要其他的替代性治療,。
敏感性細(xì)胞
研究干細(xì)胞的主要挑戰(zhàn)就是找出將它們轉(zhuǎn)化為某種特定類型細(xì)胞的化學(xué)或其他觸發(fā)物。當(dāng)這篇新論文的通信作者Hedvika Davis著手研究將臍帶干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為少突膠質(zhì)細(xì)胞---用來(lái)隔絕大腦和脊髓中神經(jīng)元的關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)細(xì)胞---時(shí),，她從過(guò)去研究中尋找線索,。
Davis了解到其他研究小組早已發(fā)現(xiàn)少突膠質(zhì)細(xì)胞上的組分與激素去甲腎上腺素(norepinephrine)結(jié)合，從而意味著這種細(xì)胞正常情況下與這種化學(xué)物相互作用,，以及它可能是刺激它們產(chǎn)生的眾多因子之一,。因此，她決定這將是一個(gè)好的起點(diǎn),。
在早期測(cè)試中,，她發(fā)現(xiàn)去甲腎上腺素與其他干細(xì)胞生長(zhǎng)促進(jìn)劑一起導(dǎo)致臍帶干細(xì)胞轉(zhuǎn)化或者說(shuō)分化為少突膠質(zhì)前體細(xì)胞(oligodendrocyte precursor) 。然而,，這種轉(zhuǎn)化也只是走這么遠(yuǎn)了,。這些細(xì)胞雖然能夠生長(zhǎng)，但是它們不能成功達(dá)到類似于人中樞神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)那樣的水平,。
Davis判斷,，除了化學(xué)物外，物理環(huán)境可能也是至關(guān)重要的,。
為了更加接近于身體中細(xì)胞所面臨的物理限制,，Davis構(gòu)造了一種更加受限的三維環(huán)境，在顯微鏡載片頂端培養(yǎng)細(xì)胞,，不過(guò)在培養(yǎng)的細(xì)胞上面還放置一塊玻璃載片,。只有做出這種變化后，再提供去甲腎上腺素和其他化學(xué)物,，這些細(xì)胞完全成長(zhǎng)為少突膠質(zhì)細(xì)胞,。
Davis說(shuō)，“我們認(rèn)識(shí)到這些干細(xì)胞對(duì)環(huán)境條件非常敏感,。”
醫(yī)學(xué)潛力
培養(yǎng)少突膠質(zhì)細(xì)胞,，盡管至關(guān)重要,，但是也只是潛在性醫(yī)學(xué)治療的第一步。研究小組希望通過(guò)進(jìn)一步研究探索兩種主要的治療方法,。第一種就是將這些細(xì)胞在脊髓損傷的某個(gè)位點(diǎn)注射進(jìn)身體從而促進(jìn)修復(fù),。
就Hickman研究小組的研究而言，另一種有趣的可能性就是與多發(fā)性硬化癥和類似癥狀相關(guān)聯(lián),。
少突膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生用來(lái)隔離神經(jīng)細(xì)胞的髓鞘質(zhì)(myelin),，使得它們傳導(dǎo)指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)和其他功能的電信號(hào)成為可能。髓鞘質(zhì)缺失導(dǎo)致多發(fā)性硬化癥和諸如糖尿病性神經(jīng)病變(diabetic neuropathy)之類的其他相關(guān)癥狀,。
注射新的和健康的少突膠質(zhì)細(xì)胞有可能改善遭受這些疾病折磨的病人的癥狀,。研究小組也正希望開(kāi)發(fā)出用來(lái)在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)少突膠質(zhì)細(xì)胞的技術(shù)，這樣就將它們用作模式系統(tǒng)以便更好地理解髓鞘質(zhì)的丟失和恢復(fù)和測(cè)試新的潛在性治療方法,。
Hickman說(shuō),，“我們想要開(kāi)展這兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。我們想要使用一種模式系統(tǒng)理解正在發(fā)生的事情,，以及尋找可能的療法修復(fù)一些損傷,。我們想這兩個(gè)方向存在較大的潛力。”(生物谷：towersimper編譯)
doi:10.1021/cn200082q
PMC:
PMID:
Small Molecule Induction of Human Umbilical Stem Cells into Myelin Basic Protein Positive Oligodendrocytes in a Defined Three-Dimensional Environment
Hedvika Davis, Xiufang Guo, Stephen Lambert, Maria Stancescu, and James J. Hickman
Umbilical cord stem cells would be a favorable alternative to embryonic stem cells for therapeutic applications. In this study, human multipotent progenitor cells (MLPCs) from umbilical cord were differentiated into oligodendrocytes by being exposed to a range of microenvironmental chemical and physical cues. Chemical cues were represented by a novel defined differentiation medium containing the neurotransmitter norepinephrine (NE). Under traditional two-dimensional conditions, the MLPCs differentiated into oligodendrocyte precursors but did not progress further. However, in a three-dimensional environment, the MLPCs differentiated into committed oligodendrocytes that expressed myelin basic protein. The apparent method of interaction of NE in stimulating the differentiation process was shown to occur through the adenergic pathway, while all prior differentiation methods have used other routes. This novel method of obtaining functional human oligodendrocytes from MLPCs would eliminate many of the difficulties associated with their differentiation from embryonic stem cells.
