基础科学研究院、延世大学将反应性星形胶质细胞直接转化为运动神经元……效率达87%
无需移植干细胞，利用损伤部位细胞重构神经回路
一项新技术被开发出来：将脊髓损伤后形成、原本阻碍神经再生的“瘢痕”，反而用作生成新神经元的材料。研究团队成功将损伤部位的星形胶质细胞直接转化为运动神经元，重新连接神经回路，并恢复了脊髓损伤小鼠瘫痪后肢的运动功能。
基础科学研究院表示，记忆与胶质细胞研究中心认知与胶质细胞科学组组长Lee Changjun的研究团队与延世大学医学院教授Ha Yoon团队共同开发了选择性基因表达技术“TRANsCre-DIONE”，并于16日公布了这一消息。
脊髓受损后，维持神经元周边环境的星形非神经细胞——“星形胶质细胞”会发生变化并增殖，形成包围损伤部位的“胶质瘢痕”。这种瘢痕能够防止损伤向周边扩散，但同时也会成为神经元再生及神经回路修复的障碍。
研究团队没有选择清除这种瘢痕，而是采用将构成瘢痕的“反应性星形胶质细胞”转化为新神经元的方法。研究人员利用TRANsCre-DIONE，使诱导细胞转化为神经元的蛋白质“神经发生素2（Neurogenin2·Ng2）”仅在损伤部位的反应性星形胶质细胞中表达。
结果显示，星形胶质细胞无需经历干细胞阶段，便可直接转化为具有运动神经元特征的神经元。新生成的细胞能够产生电信号，并与周边神经元形成突触，展现出实际神经元的功能特性。
在大脑中转化为GABA能神经元，在脊髓中转化为运动神经元
值得关注的是，即便使用相同的Ng2，生成的神经元也会因周边环境不同而有所差异。在小鼠大脑纹状体中，星形胶质细胞主要转化为传递抑制性信号的GABA能神经元；而在脊髓中，则转化为运动神经元。这意味着，周边组织环境会影响新生成神经元的类型。
在小鼠纹状体损伤模型中，62%的星形胶质细胞转化为了神经元。研究团队还确认，在食蟹猴纹状体中，也能够以93.13%的高精度靶向反应性星形胶质细胞，并实现细胞转化。
利用TRANsCre-DIONE将损伤部位的反应性星形胶质细胞直接转化为神经元并验证其功能的结果。研究人员选择性靶向反应性星形胶质细胞，将其转化为神经元后，通过免疫染色和电生理分析确认神经元转化、动作电位产生及其与周边神经元的连接。在脊髓中，转化为运动神经元的细胞增多，神经束相互连接，受损组织缺失和空洞形成也有所减少，证实了重构神经回路的可能性。研究团队供图
View original image关键在于针对脊髓损伤小鼠开展的实验。应用TRANsCre-DIONE后，反应性星形胶质细胞向神经元转化的效率达到87%。转化后的神经元重构了损伤部位周边的神经回路，瘫痪小鼠的后肢运动功能也得到改善。
该技术无需从外部移植干细胞或其他细胞，而是利用损伤部位原本就存在的星形胶质细胞。此外，该技术经过设计，可使基因仅在对损伤作出反应的星形胶质细胞中发挥作用，而非在正常星形胶质细胞中表达。但要应用于人体，仍需就长期安全性及治疗效果等开展进一步的临床前和临床验证。
延世大学教授Ha Yoon表示：“TRANsCre-DIONE展现了从根本上重建神经回路的可能性。期待其临床应用能够推动脊髓损伤治疗范式从功能保存转向以神经再生为中心。”
基础科学研究院研究中心组长Lee Changjun表示：“除脊髓损伤外，该技术还有望应用于肌萎缩侧索硬化症、帕金森病、脑卒中等多种神经系统疾病。”
研究成果于11日在线发表于国际学术期刊《实验与分子医学（Experimental & Molecular Medicine）》。
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