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随着社会的现代化和老龄化,功能性和退行性神经系统病变等严重威胁人类健康。通过将病变部位其他细胞类型到所需神经元,实现原位替代是治疗这类疾病的理想途径。目前,通过在成纤维细胞等体细胞内过表达相关的转录因子可将这些细胞转分化为不同特异类型的神经元,如多巴胺能神经元、GABA能抑制性神经元、胆碱能神经元等。但在体内,如何选择性的将其他细胞类型,如星形胶质细胞特异性的转变为所需的神经元类型进而替代受损神经元的问题仍未得到解决。 星形胶质细胞在哺乳动物脑内广泛存在,当神经组织受损后会在受损部位及周围存在大量的星形胶质细胞增生。研究表明,通过过表达神经转录因子,星形胶质细胞可以在体外或原位被诱导成神经元或神经干细胞,对神经系统疾病中受损的神经元起到一定补偿修复。因此,中枢神经系统内的星形胶质细胞是通过体内原位转分化神经元实现治疗的较理想细胞来源。 在癫痫、孤独症、精神分裂症等疾病中,有一类Parvalbumin阳性的GABA能中间神经元(PV)常出现功能异常。近期发现,Mash1(又称Ascl1)可将小鼠胚胎成纤维细胞向抑制性神经元转分化,并在小分子的作用下高效的获得PV神经元。因此,我们考虑,能否在脑内直接将星形胶质细胞转分化为PV神经元,从而为治疗相关疾病奠定基础。 为了确定Mash1能否转分化星形胶质细胞为神经元,我们分离得到新生小鼠的星形胶质细胞,并在这些细胞中过表达Mash1。在转分化的第21天,Tuj1免疫染色显示有近45%的星形胶质细胞转变为神经元,其中有80%以上为GABA神经元。而这些GABA神经元中又有60%以上为PV中间神经元。为了进一步提高转分化的效率,我们还用shP53或P53的小分子抑制剂PFT-a抑制P53通路,提高转化效率到95%以上,得到了大量的PV中间神经元。我们进一步用人源星形胶质细胞进行Mash1诱导的转分化,发现人星形胶质细胞也可被高效的诱导生成神经元,效率高达90%以上。这些转分化生成的神经元,除少量为多巴胺能神经元外,大部分为PV神经元。 为了研究星形胶质细胞能否在原位也被重编程成为GABA能中间神经元亚型,我们用GFAP启动子驱动,分别在小鼠脑纹状体和皮层部位的星形胶质细胞内选择性表达Mash1。两周后,尽管有一定比例的星形胶质细胞转变为神经元,但在皮层部位,仅有少量细胞诱导成为PV神经元。在纹状体部位,则并没有发现诱导PV神经元的产生。进一步分析发现,在纹状体部位诱导产生了一定比例的FOXP1+ DARPP32+的GABA能投射神经元。 综上所述,本研究表明Mash1可以诱导人和鼠的星形胶质细胞转分化成PV中间神经元。但在体内条件下,根据部位不同转分化的结局呈现多样性,提示脑内的星形胶质细胞转分化与体外转分化体系存在一定差别。这种差别可能来自年龄、部位、体系等多方面,有待进一步研究。