重大突破!诱导人 iPSCs 分化神经元助力 hBMSC 衍生施万细胞稳定成熟

【字体: 时间:2025年03月02日 来源:Stem Cell Research & Therapy 7.1

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  为解决施万细胞(SCs)来源不足问题,研究人员诱导人 iPSCs 分化的感觉神经元(hiPSC-dSNs)与 hBMSC 衍生 SCLCs 共培养,获得稳定成熟的 hBMSC-dSCs,为神经损伤治疗提供新方案。

  在神经系统的奇妙世界里,施万细胞(Schwann cells,SCs)就像一群勤劳的 “护髓使者”。它们来源于神经嵴,主要负责在外周神经系统(PNS)中产生髓鞘,包裹神经元轴突,保障神经信号的高效传递。当外周神经受损时,施万细胞会迅速响应,积极增殖、分泌神经营养因子,引导轴突再生,努力修复受损的髓鞘。
然而,在严重神经损伤、遗传或代谢性髓鞘疾病面前,这些 “护髓使者” 却常常力不从心。受损的有髓轴突难以自发再生,患者会出现感觉和运动功能障碍,生活质量严重下降。目前,移植施万细胞是治疗外周神经损伤、中枢神经系统(CNS)损伤及脱髓鞘疾病的一种有潜力的策略,但面临着一个巨大的难题 —— 人类施万细胞(hSCs)来源严重不足。从健康外周神经中分离原代施万细胞,不仅需要牺牲健康组织,而且其体外增殖能力有限,难以获得足够数量用于治疗。

为了突破这一困境,研究人员一直在寻找新的方法。深圳大学医学院再生医学实验室等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究,相关成果发表在《Stem Cell Research & Therapy》杂志上。

研究人员运用了多种关键技术方法。在细胞培养与诱导分化方面,分别对人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)、人诱导多能干细胞(hiPSCs)进行特定培养与诱导,使其分化为所需细胞;通过细胞共培养技术,将 hBMSC 衍生的施万细胞样细胞(SCLCs)与 hiPSC 分化的感觉神经元(hiPSC-dSNs)共同培养;利用免疫荧光、蛋白质免疫印迹(Western blot)、电子显微镜、RNA 测序(RNA-seq)等技术,对细胞的特性、功能进行全面检测与分析。

下面来看具体的研究结果:

  1. hiPSCs 高效转化为 hiPSC-dSNs:研究人员采用化学小分子鸡尾酒(LDN-193189、A83-01、CHIR99021 等)处理 hiPSCs,8 天后,hiPSCs 形态发生显著变化,从圆润或梭形转变为紧凑细胞体,且大多表达感觉神经元谱系标记,证明 hiPSCs 成功高效转化为 hiPSC-dSNs。
  2. hBMSCs 分化为 hBMSC-derived SCLCs:hBMSCs 在特定条件下先形成神经球,再诱导分化为 SCLCs,这些 SCLCs 表达 SC 标记,但去除胶质诱导因子(GIFs)后,其 SC 样表型难以维持,说明 GIFs 无法使 SCLCs 命运定向为 SCs。
  3. hBMSC-dSCs 的成功制备:将 hBMSC-derived SCLCs 与 hiPSC-dSNs 共培养,SCLCs 逐渐呈现典型的双极或三极形态,且稳定表达多种 SC 标记,约 60% 的 SCLCs 成功转化为 hBMSC-dSCs。研究还发现,这种命运定向是由接触介导的信号而非 hiPSC-dSNs 的分泌产物诱导,Notch 信号通路在其中起关键作用。
  4. hBMSC-dSCs 的特性与功能验证:电子显微镜观察显示,hBMSC-dSCs 在形态和超微结构上与 hSCs 相似,与 hBMSCs 差异明显。RNA-seq 分析表明,hBMSC-dSCs 的基因表达谱与 hSCs 高度相关,获得了类似 hSCs 的基因表达特征,同时失去了 hBMSCs 的一些特性。体外髓鞘形成实验中,hBMSC-dSCs 与大鼠背根神经节(DRG)神经元或人皮质神经元(HCNs)共培养,能够产生髓鞘,且与 hSCs 的髓鞘形成能力相当。神经生长实验发现,hBMSC-dSCs 与 Neuro2A 细胞共培养,可分泌脑源性神经营养因子(BDNF)、血管内皮生长因子(VEGF)等神经营养因子,显著促进 Neuro2A 细胞的神经突生长。

研究结论与讨论部分指出,通过 hBMSC-derived SCLCs 与 hiPSC-dSNs 共培养,成功获得了表型稳定、功能成熟的 hBMSC-dSCs。这些细胞具备与 hSCs 相似的形态、分子特征,能够在体外形成髓鞘并分泌神经营养因子。该研究成果意义重大,为获取可靠的用于移植治疗髓鞘损伤的 SCs 提供了新途径。其采用的诱导方案具有诸多优势,如 hBMSCs 易于获取和扩增,hiPSCs 分化可提供充足的感觉神经元用于共培养,且该方案高效、基因 - free,安全性高,有望成为治疗神经损伤和相关疾病的有效策略,为众多患者带来新的希望。但目前研究主要在体外进行,未来还需进一步开展体内实验,验证 hBMSC-dSCs 在实际治疗中的效果与安全性 。
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