這項發現意義十分重大,意味著癱瘓病人有望通過細胞移植重新恢復知覺。
感覺中間神經元(sensory interneurons)是一類脊髓神經元,負責將全身信息傳遞給中樞神經系統,觸覺也因此而生。
“恢復行走能力是癱瘓治療領域的長期目標,”項目領導者神經生物學副教授、這篇《Stem Cell Reports》文章的通訊作者Samantha Butler說。“恢復觸感的過程與之不太一樣。值得注意的是,行走和觸感是兩個密不可分的過程,行走過程中你也需要空間感知能力。”
2017年9月,Butler和同事曾在《eLife》發表過一篇文章,報道骨形態發生蛋白(bone morphogenetic proteins,BMPs)家族釋放的信號影響雞胚感覺神經元發育。如今,他們將這項發現擴展到了人類干細胞。
添加BMP4和視黃酸(retinoic acid)信號分子,人胚胎干細胞(human embryonic stem cells)可以轉化出含2種感覺中間神經元的混合物。其中dI1感覺中間神經元賦予人類本體感受(proprioception),讓人知道身體正位于空間中的哪個位置;dI3感覺中間神經元可以感受壓力。
左邊:只添加視黃酸的人胚胎干細胞來源的神經元(綠色);右邊:添加視黃酸和BMP4后,細胞分化成本體感受的感覺中間神經元(粉色)
研究人員發現,向誘導多能干細胞( pluripotent stem cells)中添加同樣的信號分子,也能產生相同的混合物。用病人自己的重編程細胞制造感覺中間神經元,對創建無需免疫抑制劑的細胞療法更具臨床價值。
但是,Butler更希望一次只創建一種中間神經元,以便定義每種類型細胞的單獨作用,推進這些細胞在癱瘓病人中的臨床應用。然而,她和她的研究組尚未開發出使干細胞完全轉化為dI1或dI3細胞的有效方法。她懷疑,誘導單一細胞可能需要另外一個信號通路。
目前,他們已經把這些新誘導的dI1和dI3感覺中間神經元移植到小鼠脊髓中,以觀察它們能否被神經系統整合和充分發揮功能。這是確定干細胞療法神經損傷臨床治療潛力的關鍵步驟。
“除此之外,我們還沒找到誘導干細胞轉化為其他感覺中間神經元的生長因子配方。”Butler說。“在解決如何恢復觸覺的漫長道路上,我們已經邁出了重要的第一步,證明通過標準操作,感覺中間神經元也能做到體外誘導生成。”
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