體細(xì)胞重編程星形膠質(zhì)細(xì)胞的研究進(jìn)展

孫靜 張亞男 翁曉濱 濱州醫(yī)學(xué)院 264003

星形膠質(zhì)細(xì)胞是人類大腦和脊髓中最豐富的細(xì)胞類型，現(xiàn)在被認(rèn)為與大腦功能的神經(jīng)元一樣重要。在發(fā)育過程中，星形膠質(zhì)細(xì)胞的祖細(xì)胞在神經(jīng)元形成后也相應(yīng)的形成，但此時(shí)仍缺乏特異的標(biāo)志物。星形膠質(zhì)祖細(xì)胞分化成未成熟的星形膠質(zhì)細(xì)胞，而未成熟的星形膠質(zhì)細(xì)胞對功能性突觸的形成至關(guān)重要。在成年人的大腦中，成熟的星形膠質(zhì)細(xì)胞隔離突觸并清除神經(jīng)興奮時(shí)釋放的過量神經(jīng)遞質(zhì)，如谷氨酸鹽，從而防止興奮毒性。星形膠質(zhì)細(xì)胞支持血腦屏障上的神經(jīng)血管耦合，調(diào)節(jié)血液流動，并為整個(gè)大腦提供能量代謝，對維持健康大腦的平衡環(huán)境至關(guān)重要。

星形膠質(zhì)細(xì)胞的異常與許多人類病理有關(guān)，包括星形細(xì)胞瘤、癲癇、亞歷山大病和神經(jīng)退行性疾病。斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)星形膠質(zhì)細(xì)胞對選擇性去除突觸，修剪神經(jīng)回路有重要作用。在人們學(xué)習(xí)、回憶和運(yùn)動的時(shí)候，星形膠質(zhì)細(xì)胞在不斷的微調(diào)和重塑大腦的神經(jīng)回路。如果將人類星形膠質(zhì)細(xì)胞移植到新生小鼠中，能夠增強(qiáng)小鼠的記憶和學(xué)習(xí)能力，說明星形膠質(zhì)細(xì)胞在人類認(rèn)知中具有重要作用。

Lepore AC等人研究表明，體內(nèi)移植了星形膠質(zhì)細(xì)胞祖細(xì)胞，不僅能夠在體內(nèi)生存和分化，還能夠減緩ALS和阿爾茨海默病模型的病程。2018年，Mikhail Osipovitch等人研究發(fā)現(xiàn)降低星形膠質(zhì)細(xì)胞中的Kir4.1水平可以引起亨廷頓氏病，同時(shí)也降低了細(xì)胞吸收鉀離子的能力，從而導(dǎo)致了神經(jīng)元周圍鉀離子富集，使得神經(jīng)元非正常放電，這可能是亨廷頓氏病患者不能正常行動的原因。南方醫(yī)科大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)星形膠質(zhì)細(xì)胞對抑郁癥還有重要影響，星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放ATP是抑郁癥發(fā)病的一個(gè)重要生物學(xué)機(jī)制。目前研究星形膠質(zhì)細(xì)胞方法仍依賴于從新生兒大腦獲取星形膠質(zhì)細(xì)胞祖細(xì)胞，具有倫理問題，同時(shí)治療方法所需的大量膠質(zhì)細(xì)胞存在細(xì)胞供應(yīng)和配型的局限性，導(dǎo)致可能的免疫排斥反應(yīng)。因此通過體細(xì)胞如成纖維細(xì)胞重編程產(chǎn)生星形膠質(zhì)細(xì)胞，可有效突破免疫匹配和細(xì)胞來源的瓶頸，使之成為一項(xiàng)有重大前景的可用于臨床的細(xì)胞來源。

體細(xì)胞重新編程到誘導(dǎo)多能干細(xì)胞和將一種體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為另一種體細(xì)胞已經(jīng)獲得成功。大量的研究將體細(xì)胞，如成纖維細(xì)胞，轉(zhuǎn)化成不同類型的神經(jīng)細(xì)胞，像神經(jīng)干細(xì)胞,神經(jīng)元,和少突膠質(zhì)細(xì)胞等。然而，直接重編程體細(xì)胞到星形膠質(zhì)細(xì)胞才剛剛開始。目前的研究顯示了從體細(xì)胞中獲取星形膠質(zhì)細(xì)胞的方法，有通過誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）、誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞（iNSC）或者誘導(dǎo)的神經(jīng)祖細(xì)胞（iNPC）中間體。目前已知可以通過轉(zhuǎn)錄因子、小分子、細(xì)胞因子和miRNA等方法，能夠?qū)⒔K末分化的體細(xì)胞重編程為星形膠質(zhì)細(xì)胞，本綜述將分別介紹體細(xì)胞重編程為星形膠質(zhì)細(xì)胞的各種方法。

1.轉(zhuǎn)錄因子參與星形膠質(zhì)細(xì)胞重編程

Massimiliano Caiazzo等人選擇了14個(gè)轉(zhuǎn)錄因子（SOX2，SOX9，PAX6， NKX6.1，OLIG1，OLIG2，NFIA，NFIB，NFIX，HES1，HES5， NICD，TAL1和PRDM16）分別不同組合誘導(dǎo)小鼠胚胎成纖維細(xì)胞（MEF），經(jīng)過12天后， 激活了星形膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物GFAP，但在14個(gè)轉(zhuǎn)錄因子中，只有NFIA，NFIB和SOX9 誘導(dǎo)的細(xì)胞中含有有大量的S100B陽性細(xì)胞，以及相對較小數(shù)量的 GFAP陽性細(xì)胞，證明了NFIA，NFIB和 SOX9足以將胚胎小鼠和出生后的小鼠成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為星形膠質(zhì)細(xì)胞。然而在另一研究中測試了這些轉(zhuǎn)錄因子在人類胚胎干細(xì)胞中誘導(dǎo)星形細(xì)胞表型的能力。在篩選不同組合的轉(zhuǎn)錄因子后，發(fā)現(xiàn)單獨(dú)使用Nfib (B) 或者與Sox9 (SB)一起，可以快速地從人類多能干細(xì)胞中生成誘導(dǎo)的功能性星形膠質(zhì)細(xì)胞(iAs)，僅一周時(shí)間就可以表達(dá)相應(yīng)的特異性標(biāo)志物GFAP、S100B、VIM。2018年，Neha Tiwari等發(fā)現(xiàn)將NFIA和ATF3做為驅(qū)動因素，星形膠質(zhì)細(xì)胞可以從神經(jīng)前體細(xì)胞分化而來，而且RUNX2可以促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞的成熟。

2.小分子化合物參與星形膠質(zhì)細(xì)胞重編程

小分子OAC1可以作為Oct4活化化合物，這一因子對體細(xì)胞重編程為星形膠質(zhì)細(xì)胞以及其它細(xì)胞至關(guān)重要。Tiwari N等人，將小分子組合包括 VPA（V），GSK3b 抑制劑 CHIR99021（C），TGFb 抑制劑 616452 (6)，賴氨酸特異性組蛋白去甲基化酶LSD1抑制劑反苯環(huán)丙胺（T）稱為VC6T，與OAC1化合物組合（統(tǒng)稱為 VC6TO），可將MEF重新編程為星形膠質(zhì)細(xì)胞。來自攜帶Oct4啟動子驅(qū)動的GFP（OG2）報(bào)告基因小鼠的MEF，用VC6TO處理長達(dá)25天觀察到具有星形膠質(zhì)細(xì)胞樣形態(tài)的細(xì)胞。調(diào)整小分子組合，用SB431542(S)代替小分子組合中的TGFb抑制劑 616452 (6)即VCSTO處理人源的成纖維細(xì)胞40天后，可形成大量具有星形神經(jīng)膠質(zhì)祖細(xì)胞樣形態(tài)的細(xì)胞。

3. 抑制TGFb 途徑可誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞重編程為星形膠質(zhì)細(xì)胞

TGFb是誘導(dǎo)上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)變的細(xì)胞因子，TGFb信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通過間充質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)角形式的表達(dá)程序抑制成纖維細(xì)胞基因重編程，抑制TGFb信號可促進(jìn)成纖維細(xì)胞向星形膠質(zhì)細(xì)胞等其它細(xì)胞轉(zhuǎn)變。并且抑制TGFb信號傳導(dǎo)可以促進(jìn)神經(jīng)外胚層的形成。此外，抑制TGFb信號轉(zhuǎn)導(dǎo)可誘導(dǎo)骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）信號，BMP信號參與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞功能的維持，在神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用。上述研究表明抑制TGFb 途徑可誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞分化并確定和維持星形膠質(zhì)細(xì)胞特性。

4. miRNA參與星形膠質(zhì)細(xì)胞重編程

神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的再生過程中，許多 miRNA 也參與其中。miR-125b 可以調(diào)節(jié)少突膠質(zhì)細(xì)胞的增殖和星形膠質(zhì)細(xì)胞的再生。在大腦發(fā)育過程中，星形膠質(zhì)細(xì)胞中miR-29 的表達(dá)比在神經(jīng)元中的表達(dá)強(qiáng)烈，Ouyang YB等人的實(shí)驗(yàn)表明，在星形膠質(zhì)細(xì)胞培養(yǎng)過程中，miR-29a 的表達(dá)非常強(qiáng)烈。

5. 展望

隨著近幾年科學(xué)家們對星形膠質(zhì)細(xì)胞的不斷深入研究，使得星形膠質(zhì)細(xì)胞從默默無聞的“幕后”工作者逐漸走到了臺前。目前，對于將體細(xì)胞重編程為星形膠質(zhì)細(xì)胞的研究已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，但仍存在誘導(dǎo)時(shí)間長、效率低等問題，并且重編程過程中的作用機(jī)制也需進(jìn)一步深入研究。這些研究必將促進(jìn)細(xì)胞重編程技術(shù)在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，也為星形膠質(zhì)細(xì)胞異常導(dǎo)致的星形細(xì)胞瘤、癲癇、亞歷山大病和神經(jīng)退行性疾病等疾病帶來新的安全可靠的潛在治療策略。