構(gòu)建出將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元的重編程配方

大腦是非常復(fù)雜的，有數(shù)千種不同類型的細(xì)胞，而且每種細(xì)胞參與不同的疾病。理解和治療許多大腦疾病的問題在于我們不能可重復(fù)性地產(chǎn)生正確類型的腦細(xì)胞。

在一項(xiàng)新的研究中，美國斯克里普斯研究所的Kristin Baldwin教授及其團(tuán)隊(duì)想要知道簡化和擴(kuò)展讓利用皮膚細(xì)胞直接制造出神經(jīng)元的編碼工具盒（coding toolbox）是否是可能的。Baldwin實(shí)驗(yàn)室成員Rachel Tsunemoto博士在之前的一項(xiàng)研究中已提示著一次僅利用兩種轉(zhuǎn)錄因子產(chǎn)生特定類型的神經(jīng)元是可能的（Nature Neuroscience, 2015, doi:10.1038/nn.3887）。因此，她和其他的實(shí)驗(yàn)室成員設(shè)計(jì)和測試了大量的雙轉(zhuǎn)錄因子編碼以便觀察它們是否能夠?qū)?/span>皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為具有神經(jīng)元基本核心特征（比如它們的形狀和電興奮性）的細(xì)胞。

盡管這些研究人員預(yù)計(jì)會發(fā)現(xiàn)一些新的轉(zhuǎn)錄因子，或者可能根本就不會有所發(fā)現(xiàn)，但是他們的大規(guī)模篩選結(jié)果是極其令人吃驚的。在利用傳統(tǒng)的電記錄方法和新型高靈敏的測序方法測試的將近600種轉(zhuǎn)錄因子中，它們的中12％以上最終將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元---發(fā)現(xiàn)70多個新的配方或編碼可用于神經(jīng)元產(chǎn)生。相關(guān)研究結(jié)果于2018年5月9日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Diverse reprogramming codes for neuronal identity”。這些發(fā)現(xiàn)為在培養(yǎng)皿中在可重復(fù)的條件下研究自閉癥、精神分裂癥、成癮和阿爾茨海默病等常見的大腦疾病打開大門。

接下來出現(xiàn)了更大的驚喜。正如Baldwin稱呼的那樣，這些由皮膚細(xì)胞（具體為成纖維細(xì)胞）產(chǎn)生的“合成神經(jīng)元（synthetic neuron）”開始長出突觸并嘗試著彼此間進(jìn)行通信。要知道，成纖維細(xì)胞彼此之間是不會進(jìn)行通信的。

每個編碼產(chǎn)生了一組具有不同性質(zhì)的神經(jīng)元，其中的一些神經(jīng)元似乎有助于理解我們的基因組成中的差異如何讓我們易于產(chǎn)生在自閉癥、尼古丁成癮或神經(jīng)變性等疾病中出現(xiàn)的神經(jīng)多樣性。

這項(xiàng)新研究代表著細(xì)胞重編程領(lǐng)域取得重大的進(jìn)展。用于產(chǎn)生神經(jīng)元的轉(zhuǎn)錄因子就像編碼一樣，如今人們能夠反復(fù)不斷地輸入這些編碼來獲得開展他們的研究所需的特定類型的神經(jīng)元，而無需從大腦外科手術(shù)中獲得非常寶貴的人類樣本（僅能夠在幾個小時內(nèi)用于研究）。

Baldwin說，“如今我們能夠成為更好的基因組偵探。建立這些編碼和它們產(chǎn)生的神經(jīng)元類型的數(shù)據(jù)庫能夠有助我們將人類大腦疾病的基因組研究直接與對神經(jīng)元中發(fā)生何種差錯的分子理解相關(guān)聯(lián)起來，這是發(fā)現(xiàn)和開展靶向療法的關(guān)鍵。”

這些研究人員正在鼓勵其他的科學(xué)家們通過由斯克里普斯研究所運(yùn)行的一個稱為BioGPS的免費(fèi)平臺來使用他們的研究結(jié)果。畢竟需要探究的東西太多了。