臍帶血干細胞有史以來第一次被轉化為其他類型細胞,，即大腦少突膠質細胞(oligodendrocyte)，從而可能最終導致人們?yōu)榧顾钃p傷和多發(fā)性硬化癥以及其他中樞神經系統(tǒng)疾病開發(fā)出新的治療方法,。
美國中佛羅里達大學(University of Central Florida)工程師James Hickman領導的一個研究小組在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，“這是第一次利用非胚胎性干細胞(non-embryonic stem cell)開展這項研究,。我們對這項研究的最終意義感到非常激動,，因為它克服了胚胎干細胞存在的很多障礙。”
臍帶血干細胞不會產生倫理困境,，因為它們來自被丟棄的臍帶,。另一個大的益處是人們已經發(fā)現(xiàn)臍帶細胞并不導致免疫反應，這可能簡化它們在醫(yī)學治療中的潛在應用,。
位于美國加州門洛帕克市的制藥公司Geron為脊髓修復開發(fā)出一種基于胚胎干細胞的治療方法,，但是它花費了18個月才得到來自美國食品藥品管理局的批準進行人類臨床試驗，這其中大部分原因在于與人胚胎干細胞研究相關聯(lián)的倫理和大眾擔憂,。這種原因和其他問題最近導致該公司關閉了它的干細胞部門,，從而突出表明人們需要其他的替代性治療,。
敏感性細胞
研究干細胞的主要挑戰(zhàn)就是找出將它們轉化為某種特定類型細胞的化學或其他觸發(fā)物。當這篇新論文的通信作者Hedvika Davis著手研究將臍帶干細胞轉化為少突膠質細胞---用來隔絕大腦和脊髓中神經元的關鍵性結構細胞---時,，她從過去研究中尋找線索,。
Davis了解到其他研究小組早已發(fā)現(xiàn)少突膠質細胞上的組分與激素去甲腎上腺素(norepinephrine)結合，從而意味著這種細胞正常情況下與這種化學物相互作用,，以及它可能是刺激它們產生的眾多因子之一,。因此,，她決定這將是一個好的起點,。
在早期測試中，她發(fā)現(xiàn)去甲腎上腺素與其他干細胞生長促進劑一起導致臍帶干細胞轉化或者說分化為少突膠質前體細胞(oligodendrocyte precursor) ,。然而,，這種轉化也只是走這么遠了。這些細胞雖然能夠生長,，但是它們不能成功達到類似于人中樞神經系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)那樣的水平,。
Davis判斷，除了化學物外,，物理環(huán)境可能也是至關重要的,。
為了更加接近于身體中細胞所面臨的物理限制,，Davis構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)細胞，不過在培養(yǎng)的細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物，這些細胞完全成長為少突膠質細胞,。
Davis說,，“我們認識到這些干細胞對環(huán)境條件非常敏感。”
醫(yī)學潛力
培養(yǎng)少突膠質細胞,，盡管至關重要,，但是也只是潛在性醫(yī)學治療的第一步。研究小組希望通過進一步研究探索兩種主要的治療方法,。第一種就是將這些細胞在脊髓損傷的某個位點注射進身體從而促進修復,。
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聯(lián),。
少突膠質細胞產生用來隔離神經細胞的髓鞘質(myelin),，使得它們傳導指導運動和其他功能的電信號成為可能。髓鞘質缺失導致多發(fā)性硬化癥和諸如糖尿病性神經病變(diabetic neuropathy)之類的其他相關癥狀,。
注射新的和健康的少突膠質細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發(fā)出用來在實驗室培養(yǎng)少突膠質細胞的技術,，這樣就將它們用作模式系統(tǒng)以便更好地理解髓鞘質的丟失和恢復和測試新的潛在性治療方法。
Hickman說,，“我們想要開展這兩項實驗,。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一些損傷,。我們想這兩個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.
