人类神经胶质细胞向神经元的化学转化

研究人员首次使用小分子混合物将人类脑细胞(星形胶质细胞)转化为功能神经元，用于大脑修复。这项新技术为未来开发药物打开了大门，患者可以服用这些药物来再生神经元，并恢复创伤、中风或阿尔茨海默病等疾病后失去的大脑功能。以前的研究，如传统的干细胞疗法，需要脑部手术，因此侵入性更强，容易出现免疫系统排斥反应和其他问题。这项研究由宾夕法尼亚州立大学生物学教授和Verne M. Willaman生命科学教授龚晨领导，将在该杂志上在线发表细胞干细胞2015年10月15日。

“我们发现了一种小分子鸡尾酒，可以重新编程人类大脑经过8到10天的化学处理，星形胶质细胞变成神经元样细胞。”研究人员重新编程的神经元在细胞培养中存活了五个多月，在那里它们形成了功能性突触网络。科学家们还将重新编程的人类神经元注射到活老鼠的大脑中，在那里它们融入了神经回路，并在那里存活了至少一个月。

陈说:“这种小分子不仅易于合成和包装成药片，而且比目前正在开发的其他方法更方便患者使用。”在新技术有望在药房制成药片之前，新的研究工作必须首先在实验室中进行大量的开发和测试，然后通过一系列临床试验取得成功。

大脑有一种叫做神经元的神经细胞和另一种叫做胶质细胞的神经细胞，其中包括星形胶质细胞，它们都是大脑神经系统的重要组成部分。健康的星形胶质细胞围绕神经元，为神经元提供支持、保护、氧气和营养物质。但当大脑组织因中风或外伤而受损时，星形胶质细胞就会大量繁殖，有时会形成疤痕堵塞神经系统。这些星形胶质疤痕可以通过阻止神经再生和阻断大脑不同区域之间的神经到神经通信而导致健康问题。

几十年来，星形胶质疤痕一直是一个艰巨的研究挑战。陈的团队之前发明了一种利用病毒粒子将星形胶质细胞转化为神经元的方法。但Chen也想研究小的化合物是否能将星形胶质细胞转化为神经元，这些化合物更有可能被包装成可吞咽的药片。

在研究生张磊(音译)的带领下，Chen研究小组的五名学生测试了数百种不同的条件，最终在实验室的细胞培养皿中鉴定出一种小分子鸡尾酒，可以将人类星形胶质细胞转化为功能神经元。学生们发现这是一种补充小分子在一定的顺序转化培养的人类星形胶质细胞细胞从一个扁平的多边形形状变成具有长“臂”的神经元状，称为轴突和树突。Chen说:“这些化学生成的神经元在放电电活动和神经递质的释放方面与正常的大脑神经元相当。”“重要的是，人类星形胶质细胞转化神经元在细胞培养中存活了超过5个月，在移植后在活体小鼠大脑中存活了超过1个月。”

虽然陈承认许多技术问题还有待解决，但他希望这一点新技术可能在未来中风、阿尔茨海默病、帕金森病和其他神经系统疾病的治疗中有广泛的应用。“我们的梦想是，有一天，大脑疾病患者可以在家服用药物来再生神经元不需要任何脑部手术，也不需要任何细胞移植，”陈说。“我们对小分子鸡尾酒的发明帮助我们向这个梦想迈进了一大步。”