移植的人類iPS細(xì)胞衍生的神經(jīng)干/祖細(xì)胞的活性對(duì)突觸的形成和維持是否重要?

11月24日，慶應(yīng)義塾大學(xué)宣布，通過移植人類iPS細(xì)胞衍生的神經(jīng)干/祖細(xì)胞，并利用一種名為DREADD的人工受體技術(shù)從體外刺激移植細(xì)胞，反復(fù)提高其活性，成功恢復(fù)了脊髓損傷小鼠的運(yùn)動(dòng)功能。 這項(xiàng)研究是由該大學(xué)的生理學(xué)系進(jìn)行的。 這項(xiàng)研究是由該大學(xué)生理學(xué)系的岡野英之教授、骨科手術(shù)系的中村正也教授、河井桃太郎助理教授和全職講師永吉治人領(lǐng)導(dǎo)的研究小組進(jìn)行的。 該研究結(jié)果已在線發(fā)表在《細(xì)胞報(bào)告》上。

脊髓損傷(SCI)是指脊髓實(shí)質(zhì)在交通事故或其他創(chuàng)傷事件中受傷，導(dǎo)致受傷部位以下的運(yùn)動(dòng)、感覺和自主神經(jīng)系統(tǒng)癱瘓的一種情況。 每年大約有5,000個(gè)新病例，日本的患者人數(shù)繼續(xù)增加，目前有10萬至20萬人患有這種疾病，盡管仍然沒有根本的治愈方法。 亞急性患者的治療和累積慢性患者的治療都被認(rèn)為是重大挑戰(zhàn)。

迄今為止，我們的研究小組已成為世界上第一個(gè)將人類iPS細(xì)胞衍生的神經(jīng)干/祖細(xì)胞移植到脊髓損傷的嚙齒動(dòng)物和靈長類動(dòng)物模型中，以實(shí)現(xiàn)受損脊髓的再生，并成功地恢復(fù)了運(yùn)動(dòng)功能。 此后，該小組繼續(xù)朝著實(shí)現(xiàn)脊髓再生醫(yī)學(xué)的方向研究，并開始了 "利用iPS細(xì)胞衍生的神經(jīng)祖細(xì)胞治療亞急性脊髓損傷的再生醫(yī)學(xué) "的臨床研究。 這一次，研究小組把重點(diǎn)放在了移植細(xì)胞的活性上，作為進(jìn)一步提高細(xì)胞移植療法的治療效果的研究的一部分。 眾所周知，在正常的神經(jīng)發(fā)育中，未成熟的神經(jīng)元的活動(dòng)對(duì)突觸的形成和維持很重要。 同樣，我們假設(shè)移植的人類iPS細(xì)胞衍生的神經(jīng)干/祖細(xì)胞的活動(dòng)將在涉及移植細(xì)胞的突觸的形成和維護(hù)中發(fā)揮重要作用。

每日移植的細(xì)胞刺激在改善運(yùn)動(dòng)功能方面比單獨(dú)的細(xì)胞移植更有效

為了開發(fā)一種只選擇性地刺激移植細(xì)胞以增加活性的方法，研究人員使用最近開發(fā)的人工受體，在很長一段時(shí)間內(nèi)只刺激移植細(xì)胞。 將結(jié)果與單純的常規(guī)細(xì)胞移植療法進(jìn)行了比較，以驗(yàn)證治療效果。 特別是，人工受體的基因提前在人類iPS細(xì)胞衍生的神經(jīng)干/前體細(xì)胞中表達(dá)。 在脊髓損傷的小鼠中，在亞急性期進(jìn)行了細(xì)胞移植，然后每天對(duì)移植的細(xì)胞進(jìn)行刺激。 這與只接受細(xì)胞移植的單獨(dú)組相比，后者只接受細(xì)胞移植。

結(jié)果顯示，刺激組比單獨(dú)的細(xì)胞移植組更能改善運(yùn)動(dòng)功能。 發(fā)現(xiàn)移植的細(xì)胞分化成神經(jīng)元，并與周圍的細(xì)胞形成突觸，而且突觸基因和蛋白質(zhì)的表達(dá)在受刺激組中有所增加。

這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了人類iPS細(xì)胞衍生的神經(jīng)干/祖細(xì)胞的活動(dòng)以及移植細(xì)胞和周圍組織之間的突觸活動(dòng)在脊髓損傷中的重要性。 希望這項(xiàng)研究的結(jié)果將被用于開發(fā)治療方法，以提高細(xì)胞移植治療的療效。