直接轉(zhuǎn)分化技術(shù)是近年來被科學(xué)家們廣泛應(yīng)用到器官移植獲取具有修復(fù)功能的細(xì)胞研究中的一項(xiàng)新技術(shù)。利用直接轉(zhuǎn)分化技術(shù)，科學(xué)家們可繞過干細(xì)胞中間階段，直接將某一種成體終末分化細(xì)胞特定轉(zhuǎn)化為其他種類的終末分化細(xì)胞，在這個過程中細(xì)胞的狀態(tài)和功能也隨之發(fā)生改變。目前科學(xué)家們已利用轉(zhuǎn)分化技術(shù)已成功地誘導(dǎo)成體細(xì)胞重編程生成了血細(xì)胞、心肌細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞。

近期來自美國和意大利的三個研究團(tuán)體分別利用這一超越iPS的新技術(shù)直接將人體成纖維誘導(dǎo)生成了“功能性誘導(dǎo)神經(jīng)（iN）”，最新一期的Nature雜志以“新聞和觀點(diǎn)”（(News and Views)的形式對這三項(xiàng)研究成果發(fā)表了長篇評論。

Induction of human neuronal cells by defined transcription factors

2010年Marius Werning領(lǐng)導(dǎo)的研究小組將3個轉(zhuǎn)錄因子基因（Ascl1,Brn2和Myt1l）同時轉(zhuǎn)入到小鼠皮膚細(xì)胞后，在不到1周的時間內(nèi)將20%的皮膚細(xì)胞誘導(dǎo)生成了神經(jīng)細(xì)胞，這些細(xì)胞不光看上去像神經(jīng)元，而且還表達(dá)神經(jīng)元特有的蛋白，并且能互相與正常小鼠的大腦皮層細(xì)胞形成神經(jīng)突觸并轉(zhuǎn)導(dǎo)信號。由此確認(rèn)了轉(zhuǎn)化的細(xì)胞具有完全的成熟神經(jīng)細(xì)胞的功能。相關(guān)研究論文發(fā)表在《Nature》雜志上。

近日Marius Werning研究小組在原有的三個轉(zhuǎn)錄因子基礎(chǔ)上，添加了一個螺旋環(huán)螺旋轉(zhuǎn)錄因子NeuroD1，成功地將人類胚胎及新生兒的皮膚纖維細(xì)胞成功地誘導(dǎo)為功能性神經(jīng)細(xì)胞。這些細(xì)胞不僅顯示典型的神經(jīng)元形態(tài)，表達(dá)多種神經(jīng)元標(biāo)志蛋白。并且能夠產(chǎn)生動作電位。當(dāng)研究人員將這些神經(jīng)細(xì)胞與原代小鼠皮質(zhì)神經(jīng)元進(jìn)行共培養(yǎng)時，證實(shí)它們能夠形成神經(jīng)突觸并傳到信號。這一研究成果發(fā)表在2011年5月26日《Nature》雜志的網(wǎng)絡(luò)版上。

Direct generation of functional dopaminergic neurons from mouse and human fibroblasts

來自于意大利米蘭圣拉斐爾科研所的研究人員對老鼠皮膚細(xì)胞和人類皮膚細(xì)胞進(jìn)行基因重組，將其變成了能制造多巴胺的特定神經(jīng)元。未來，帕金森氏癥患者有望借助用自己的皮膚制成的神經(jīng)元來醫(yī)治自己的病癥。

Vania Broccoli1 和同事使用同神經(jīng)元的發(fā)育有關(guān)的三個轉(zhuǎn)錄因子（Mash1，Nurr1和 Lmx1a ），對實(shí)驗(yàn)老鼠的皮膚細(xì)胞進(jìn)行了重組。同樣的三個轉(zhuǎn)錄因子也可將從人類胚胎、健康成年人和帕金森氏癥患者體內(nèi)提取而來的皮膚細(xì)胞變成神經(jīng)元。這種方法唯一的缺陷是，他們不得不先用攜帶了基因來制造轉(zhuǎn)錄因子的病毒來感染皮膚細(xì)胞，盡管使用病毒并不會破壞DNA（脫氧核糖核酸），也不會引發(fā)癌癥。相關(guān)論文發(fā)表于7月3日的《自然》（Nature）雜志上。
 
Broccoli1表示，他的團(tuán)隊(duì)正在測試，用實(shí)驗(yàn)鼠細(xì)胞以及人體細(xì)胞制成的神經(jīng)元是否能讓罹患帕金森氏癥的實(shí)驗(yàn)小鼠和大鼠受益，如果起作用，他們將在猴子身上進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)。同時，他們也在對不使用病毒而對皮膚細(xì)胞進(jìn)行重組的方法進(jìn)行評估，以消除病毒可能會給人體造成的任何潛在風(fēng)險。

MicroRNA-mediated conversion of human fibroblasts to neurons

近期神經(jīng)元的轉(zhuǎn)錄因子和進(jìn)化上保守的信號通路被發(fā)現(xiàn)是有助于神經(jīng)元的形成。然而，研究人員對于小RNA在神經(jīng)新生中的指導(dǎo)作用還不清楚。美國科學(xué)家最近發(fā)現(xiàn)miR-9* 和miR-124指導(dǎo)SWI/SNF-like BAF 染色質(zhì)重塑復(fù)合體組分的變化，該過程對神經(jīng)元分化和功能很重要。在接近神經(jīng)元祖細(xì)胞有絲分裂結(jié)束時，miR-9* 和miR-124對神經(jīng)元祖細(xì)胞BAF 染色質(zhì)重塑復(fù)合體的BAF53a 亞基起抑制作用。在有絲分裂結(jié)束后，BAF53a 被BAF53b取代，BAF45a被 BAF45b 和 BAF45c取代，后者合并成為神經(jīng)元特異的BAF復(fù)合體為有絲分裂后的功能所必需。

由于miR-9* 和miR-124也控制多個調(diào)節(jié)神經(jīng)元分化和功能的基因，研究人員認(rèn)為這些小RNA可能與神經(jīng)元命運(yùn)有關(guān)。他們通過人成纖維細(xì)胞中miR-9/9* 和miR-124的表達(dá)誘導(dǎo)其轉(zhuǎn)變成了神經(jīng)元，該過程受NEUROD2的推動。此外，添加一些神經(jīng)元轉(zhuǎn)錄因子ASCL1 和 MYT1L還可提高轉(zhuǎn)化率和轉(zhuǎn)化生成的神經(jīng)元的成熟度，但如果表達(dá)這些轉(zhuǎn)錄因子不表達(dá)miR-9/9*-124 的話是沒有效果的。該研究顯示涉及miR-9/9*-124的遺傳線路對神經(jīng)元命運(yùn)決定有指導(dǎo)作用。