細胞類型轉換通常需要先將體細胞“重編程”,變成誘導性多能干細胞(iPSC),再將其分化為目標細胞類型。但美國麻省理工學院團隊開發出一種簡化流程,可繞過干細胞階段,將皮膚細胞直接轉化為神經元。相關兩篇研究論文發表于新一期《細胞系統》雜志。
在小鼠細胞實驗中,該方法的轉化效率高達10∶1,即1個皮膚細胞可生成10個以上神經元。若能在人類細胞中復現,有望大規模培養運動神經元,為脊髓損傷或運動功能障礙患者提供治療新途徑。
約20年前,日本科學家發現,通過導入4種轉錄因子可將皮膚細胞重編程為iPSC。這種類似胚胎干細胞的細胞可分化為多種細胞類型,但該技術存在耗時且轉化不完全的缺點。重編程過程中,細胞容易滯留在中間狀態。
此次,團隊采用直接轉化策略,無需通過iPSC階段,而是從體細胞“一步到位”變成運動神經元。優化的轉化方案僅需3種轉錄因子(NGN2、ISL1和LHX3)配合兩種促進細胞增殖的基因(編碼p53DD和突變型HRAS的基因),即可實現皮膚細胞向運動神經元的高效轉化。
如果在高水平表達轉錄因子的同時細胞未處于增殖狀態,重編程效率會非常低,而高增殖活性的細胞更容易接受轉化信號。這類似于細胞被預先激活進入轉化預備狀態,從而更高效地響應轉錄因子的作用。
團隊測試了3種病毒載體,發現逆轉錄病毒轉化效率最高。同時,降低細胞培養密度可顯著提升運動神經元產量。該優化流程在小鼠細胞中僅需2周,神經元產量超過10倍。
兩周后觀察顯示,大量神經元成功存活并形成神經連接。體外培養實驗也表明,這些細胞具有可測量的電生理活性和鈣信號傳導能力,顯示出通信潛力。
細胞類型轉換通常需要先將體細胞“重編程”,變成誘導性多能干細胞(iPSC),再將其分化為目標細胞類型。但美國麻省理工學院團隊開發出一種簡化流程,可繞過干細胞階段,將皮膚細胞直接轉化為神經元。相關兩篇研究論文發表于新一期《細胞系統》雜志。
在小鼠細胞實驗中,該方法的轉化效率高達10∶1,即1個皮膚細胞可生成10個以上神經元。若能在人類細胞中復現,有望大規模培養運動神經元,為脊髓損傷或運動功能障礙患者提供治療新途徑。
約20年前,日本科學家發現,通過導入4種轉錄因子可將皮膚細胞重編程為iPSC。這種類似胚胎干細胞的細胞可分化為多種細胞類型,但該技術存在耗時且轉化不完全的缺點。重編程過程中,細胞容易滯留在中間狀態。
此次,團隊采用直接轉化策略,無需通過iPSC階段,而是從體細胞“一步到位”變成運動神經元。優化的轉化方案僅需3種轉錄因子(NGN2、ISL1和LHX3)配合兩種促進細胞增殖的基因(編碼p53DD和突變型HRAS的基因),即可實現皮膚細胞向運動神經元的高效轉化。
如果在高水平表達轉錄因子的同時細胞未處于增殖狀態,重編程效率會非常低,而高增殖活性的細胞更容易接受轉化信號。這類似于細胞被預先激活進入轉化預備狀態,從而更高效地響應轉錄因子的作用。
團隊測試了3種病毒載體,發現逆轉錄病毒轉化效率最高。同時,降低細胞培養密度可顯著提升運動神經元產量。該優化流程在小鼠細胞中僅需2周,神經元產量超過10倍。
兩周后觀察顯示,大量神經元成功存活并形成神經連接。體外培養實驗也表明,這些細胞具有可測量的電生理活性和鈣信號傳導能力,顯示出通信潛力。
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