王立平研究员Nature子刊发表帕金森病研究新成果

【字体: 时间:2014年12月19日 来源:生物通

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  来自中科院深圳先进技术研究院的研究人员证实,激活的星形胶质细胞(astrocyte)可通过碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)促进干细胞向多巴胺能(DA)神经元分化,推动脑修复。这一重要的研究发现发布在12月17日的《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。

  

生物通报道  来自中科院深圳先进技术研究院的研究人员证实,激活的星形胶质细胞(astrocyte)可通过碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)促进干细胞向多巴胺能(DA)神经元分化,推动脑修复。这一重要的研究发现发布在12月17日的《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。

这篇论文的通讯作者是中科院深圳先进技术研究院医工所副所长王立平(Liping Wang)研究员。其主要研究方向是神经系统科学,药物系统,电生理学和生物工程学研究。至今,在国内外学术刊物和重要国际学术会议上发表论文30余篇,SCI收录论文15篇,包括Nature, Nature Method等。

多巴胺能神经元发生退化和功能障碍与诸如帕金森病(PD)及神经分裂症等多种神经退行性疾病和精神病之间存在关联,而目前人们还仍在致力于探索这些疾病的有效治疗方法。令人振奋的是,近来有研究报道称成功地促使胚胎干细胞(ESCs)直接分化为了多巴胺能神经元,这有可能为帕金森病的细胞移植疗法提供了一种潜在的细胞资源(延伸阅读:Cell子刊:干细胞治疗帕金森症 )。但促进ESCs在帕金森病受累脑区域中正确分化及长期生存仍是提高ESCs治疗效应所面临的一个主要挑战。

研究证实,许多重要的分子信号通路在多巴胺能神经发生中起关键作用,例如Shh信号、Wnt/Catenin信号和FGF信号通路等,它们调控了多巴胺能神经元的诱导、分化和成熟。bFGF作为一种生理性的神经营养因子,在胚胎发育和ESCs向神经谱系的专向分化中起着至关重要的作用,被广泛用于诱导可生成酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,TH)的多巴胺能神经元。在帕金森病中,脑黑质(substantia nigra,SN)多巴胺能神经元中的bFGF表达显著减少,而共移植bFGF生成细胞与多巴胺能神经元可已显著提高移植物的存活及功能恢复。这些研究结果表明,控制bFGF信号有可能是优化帕金森病ESC治疗的一条有用的途经。

bFGF主要表达于多巴胺能神经元和神经胶质细胞中。在成体大脑中,bFGF主要是由星形胶质细胞合成及分泌。但目前仍不清楚星形胶质细胞来源的bFGF是否足以诱导干细胞向多巴胺能神经元分化,由此促进帕金森病模型中的大脑修复。

在这篇新文章中研究人员证实,用光线激活表达工程紫红质通道蛋白变体(ChETA)的星形胶质细胞,活化星形胶质细胞中的bFGF合成上调,显著促进了体外的人类胚胎干细胞(hESCs)向多巴胺能神经元分化。在体内试验中,他们证实采用光激活脑黑质中移植的星形胶质细胞也可以上调bFGF水平,提高共移植干细胞的再生效应。在帕金森氏病(PD)小鼠模型中,研究人员证实采用特定光激活脑黑质中的内源星形胶质细胞,可上调bFGF水平,促进移植干细胞向多巴胺能神经元分化,并推动脑修复。

新研究表明了,星形胶质细胞来源的bFGF是调控干细胞向多巴胺能神经元分化的必要条件,这有可能为帕金森病提供了一条潜在的星形胶质细胞靶向性治疗新策略。

(生物通:何嫱)

作者简介:

王立平

博士、中国科学院深圳先进技术研究院医工所副所长、项目研究员。 2008年深圳市“双百计划”科技领军人才获得者;2009年入选中国科学院“****”。
2002年获得德国 洪堡大学研究生院全额奖学金资助,于德国柏林麦克斯˙德尔布吕克(Max Delbruck)分子医学中心,细胞与分子神经学系攻读博士学位,于2005年获德国柏林大学医学院夏里特(Charite)医学院,德国柏林洪堡大学,德国自由大学神经科学博士学位,并获最高荣誉 (Summa Cum Laud),同年赴美国斯坦福大学生物工程学系从事博士后研究。 2006年,任美国斯坦福大学、加利福尼亚州再生医学研究所临床研究员,所独立主持申请的科研项目获美国加利福尼亚州再生医学研究所神经干细胞项目资助。主要从事光遗传技术的研发及其在神经系统研究中的应用,以及神经干细胞体内、体外分化的信号调节。在攻读博士之前,他还获得了医学学位并于吉林大学医学院(原白求恩医科大学)获外科学硕士学位,在神经外科和肿瘤外科领域具有长达近八年的临床经验,独自完成的有关肺癌的研究项目获吉林省科技厅资助,并获吉林省科学技术进步奖。至今,在国内外学术刊物和重要国际学术会议上发表论文30余篇,SCI收录论文15篇,包括Nature, Nature Method等。所发表论文被SCI期刊引用次数已达256次。现为美国神经科学协会会员。

生物通推荐原文摘要:

Activated astrocytes enhance the dopaminergic differentiation of stem cells and promote brain repair through bFGF

Astrocytes provide neuroprotective effects against degeneration of dopaminergic (DA) neurons and play a fundamental role in DA differentiation of neural stem cells. Here we show that light illumination of astrocytes expressing engineered channelrhodopsin variant (ChETA) can remarkably enhance the release of basic fibroblast growth factor (bFGF) and significantly promote the DA differentiation of human embryonic stem cells (hESCs) in vitro. Light activation of transplanted astrocytes in the substantia nigra (SN) also upregulates bFGF levels in vivo and promotes the regenerative effects of co-transplanted stem cells……

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