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华中科技大学同济医学院附属同济医院JCI:首次成功完成人源性星形胶质细胞脊髓植入
来源:生物通      时间:2015-3-9       
  

来自华中科技大学同济医学院附属同济医院,威斯康星大学麦迪逊分校的一组研究人员构建了一种简单的小鼠模型,用以分析人源性星形胶质细胞是否能用于治疗一些神经系统疾病,比如之前由于冰桶挑战而备受瞩目的肌萎缩侧索硬化症(ALS),Rett 综合征,以及亨廷顿氏舞蹈病等。


这一研究成果公布在2月4日的The Journal of Clinical Investigation杂志上,文章的通讯作者分别为华中科技大学同济医学院附属同济医院陈红(Hong Chen),以及威斯康星大学麦迪逊分校的张素春教授。张素春教授主要从事神经科学和干细胞研究,曾在2011年首次成功地利用人类多能干细胞,分化生成了星形胶质细胞。


星形胶质细胞(astrocyte)是大脑中最大的细胞群,这些细胞具有特殊的星形,核大呈圆形或椭圆形,染色较浅,胞质内有交织走行的神经胶质丝(neuroglial filament)。星形胶质细胞能通过调节细胞间隙的K+和神经递质浓度,来影响神经元的功能活动。因此,这种细胞对维持神经细胞微环境的稳定和调节代谢过程起重要作用。当中枢神经系统损伤时,星形胶质细胞迅速分裂增殖,以形成胶质瘢痕形式进行修复。

从低等脊椎动物,到啮齿类动物,再到灵长类动物,星形胶质细胞-神经元比率一直在增加,有趣的是,上个世纪80年代,来自加州大学的科学家发现阿尔伯特·爱因斯坦大脑中的星形胶质细胞数目要比正常人的多。


此前张教授研究组成功将人类多能干细胞分化为近似均一的不成熟星形胶质细胞群,并证实这些细胞具有与原代胶质细胞相似的基因表达、谷氨酸摄取与促进突触生成等功能特性。

在这一研究的基础上,时隔4年,研究人员再一次发表首发性成果:他们第一次将人类星形胶质细胞祖细胞移入成体小鼠的颈椎脊髓。相比于上一次的发现,这一进展与许多影响人体星形胶质细胞的疾病更相关。


这项研究表明移植后的人体细胞能在成体小鼠受损脊髓中迁移,经过九个月的时间,这些人源性的星形胶质细胞会从初始移植地点,经过长途跋涉与小鼠神经元和血管相互作用。

它们能替代小鼠星形胶质细胞,而不影响小鼠正常发挥功能。但是如果移植的祖细胞来自 ALS 患者,那么小鼠就会出现神经退行性变化的迹象,运动功能出现缺陷,就和ALS患者一样。
 

这些结果表明人源性星形胶质细胞已经成为了小鼠脊髓的一部分,对于发挥其功能,或者出现功能失调都具有重要影响。这种简单的模型为解析类似ALS之类的神经疾病开辟了新的治疗思路。