裴春麗，王樹坤，張春立

（1.中國科學(xué)院生物物理研究所腦與認(rèn)知科學(xué)國家重點實驗室，北京 100101；2.軍事醫(yī)學(xué)研究院軍事認(rèn)知與腦科學(xué)研究所，北京 100850；3.美國得州大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心分子生物學(xué)系，美國得克薩斯州 75390）

常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病包括神經(jīng)退行性疾病、創(chuàng)傷性神經(jīng)系統(tǒng)損傷以及神經(jīng)精神障礙疾病等，由于神經(jīng)細胞功能異?；蛉笔Ф斐梢幌盗欣邕\動、語言、社交、感知覺障礙等臨床表現(xiàn)，嚴(yán)重影響患者健康和生活質(zhì)量，給家庭和社會帶來沉重負(fù)擔(dān)。從傳統(tǒng)意義上來說，神經(jīng)元缺失造成的神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生發(fā)展是不可逆的，目前臨床救治主要以藥物和手術(shù)控制疾病進程為主，始終無法達到令人滿意的治愈效果。因此，盡快建立一套合理有效的治療機制顯得尤為重要。通過細胞治療獲得神經(jīng)細胞以替代受損的神經(jīng)元為神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療提供了新策略。

早期細胞治療手段有自體或異體干細胞移植［1］。自體干細胞主要是神經(jīng)干細胞移植，其優(yōu)點是不存在免疫排斥和倫理問題，但由于其取材困難或有限，且移植后分化為功能性神經(jīng)元的效率較低等原因，難以達到理想的治療效果。異體干細胞主要是胚胎干細胞移植。作為全能性干細胞，胚胎干細胞的多向分化潛能特性在細胞移植中卻是把雙刃劍，一方面使其可用于多種疾病的治療，另一方面由于其分化的不確定性往往存在致瘤風(fēng)險，而且異體干細胞移植存在倫理道德和免疫排斥等問題。因此，急需尋求來源廣泛且安全有效的細胞來源以用于臨床治療。

體細胞重編程技術(shù)的興起和發(fā)展為細胞治療帶來新的曙光。體細胞重編程治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病主要有2種策略：①將體細胞重編程為誘導(dǎo)型多能干細胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）直接用于細胞治療［2］，或?qū)PSC進一步分化為神經(jīng)干細胞或神經(jīng)元用于細胞治療。2006年，Yamanaka實驗室利用八聚體結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子3/4（octamer-binding transcription factor 3 or 4，Oct3/4）、性別決定Y 區(qū)域轉(zhuǎn)錄因子 2（sex determining region Y-box 2，Sox2）、Kruppel樣因子 4（Kruppel-like factor 4，Klf4）和骨髓細胞瘤基因（cellular myelocytomatosis，c-MyC）4個轉(zhuǎn)錄因子將小鼠成纖維細胞成功重編程為iPSC［3］。2007年，該實驗室又將人成纖維細胞重編程為人iPSC（human iPSC，hiPSC）［4］。iPSC 的獲得無疑是重編程領(lǐng)域中里程碑式的研究。該方法取材簡單，避免了免疫和倫理問題，并且理論上能獲得足夠數(shù)量的細胞用于治療。但由于iPSC為多能干細胞，其所存在的致瘤隱患仍不容忽視。②將體細胞不經(jīng)過多能干細胞，直接轉(zhuǎn)分化為神經(jīng)干細胞、神經(jīng)前體細胞或神經(jīng)元等［5］。這種由一種已分化細胞不經(jīng)多能干細胞階段直接轉(zhuǎn)化為另一種類型細胞狀態(tài)的重編程過程即為轉(zhuǎn)分化［6］。轉(zhuǎn)分化研究最早追溯到1987年，Davis等［7］通過在小鼠成纖維細胞中過表達成肌分化抗原（myogenic differentiation antigen，MyoD）使其轉(zhuǎn)分化為成肌細胞，首次通過過表達轉(zhuǎn)錄因子實現(xiàn)細胞類型的轉(zhuǎn)換，是繼細胞核移植和細胞融合等技術(shù)之后，在重編程領(lǐng)域又一里程碑式的探索。此后，有關(guān)細胞類型之間轉(zhuǎn)換的文章陸續(xù)被報道，研究者們不僅實現(xiàn)了同一胚層不同類型細胞之間的轉(zhuǎn)分化，還進一步實現(xiàn)了跨胚層間的轉(zhuǎn)分化。2000年，Shen等［8］發(fā)現(xiàn)在胰腺外分泌細胞中過表達CCAAT/增強子結(jié)合蛋白β（CCAAT/enhancer binding protein beta，C/EBPβ）可將其轉(zhuǎn)分化為肝細胞；2002年，Heins等［9］在膠質(zhì)原纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）陽性的膠質(zhì)細胞中過表達配對盒蛋白6（paired box protein-6，Pax6）使其轉(zhuǎn)分化為神經(jīng)細胞；2004年，有文章報道，過表達C/EBPα和C/EBPβ可實現(xiàn)B細胞向巨噬細胞的轉(zhuǎn)分化［10］。轉(zhuǎn)分化具有細胞來源廣泛、轉(zhuǎn)化周期短，轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點，更重要的是避免了致瘤性的發(fā)生。目前，通過轉(zhuǎn)分化技術(shù)已成功獲得了谷氨酸能神經(jīng)元、γ-氨基丁酸（γ-amino butyric acid，GABA）能神經(jīng)元、多巴胺能神經(jīng)元、脊髓運動神經(jīng)元和5-羥色胺神經(jīng)元等多種亞型神經(jīng)元［11］，為實現(xiàn)轉(zhuǎn)分化技術(shù)在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的臨床應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)（圖1）。隨著基礎(chǔ)研究的深入開展，轉(zhuǎn)分化作為細胞重編程領(lǐng)域的一個分支在臨床應(yīng)用方面相比胚胎干細胞以及iPSC具有更多的優(yōu)勢，本文著重綜述轉(zhuǎn)分化在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用。

圖1 轉(zhuǎn)分化在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的研究進展.轉(zhuǎn)分化在神經(jīng)退行性疾病、創(chuàng)傷性中樞神經(jīng)損傷、神經(jīng)精神障礙疾病中的研究.成纖維細胞或星形膠質(zhì)細胞在不同基因作用下誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化為不同神經(jīng)元亞型.PD，帕金森?。籄D，阿爾茨海默?。籋D，亨廷頓舞蹈??；ALS，肌萎縮側(cè)索硬化??；TBI，創(chuàng)傷性腦損傷；SCI，脊髓損傷；Ascl1：Achaete-scute復(fù)合體同源基因1蛋白；Brn2：POU家族蛋白轉(zhuǎn)錄因子2；Myt1l：髓鞘轉(zhuǎn)錄因子1；Lmx1a：LIM同源框轉(zhuǎn)錄因子1a；Foxa2：叉頭框蛋白a2；NeuroD1：神經(jīng)分化因子1；Bcl11b：B細胞白血病/淋巴瘤11b；Dlx：同源盒轉(zhuǎn)錄因子；Neurog2神經(jīng)生長因子2；Lhx3：LIM同源框蛋白質(zhì)3；Isl1：LIM同源域蛋白家族轉(zhuǎn)錄因子1；Hb9：同源盒基因；Sox2：性別決定Y區(qū)域轉(zhuǎn)錄因子2；VPA：丙戊酸；FEV：第五Ewing變體蛋白；Lmx1b：LIM同源框轉(zhuǎn)錄因子1b.

1 轉(zhuǎn)分化研究在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的常用方法

轉(zhuǎn)分化是極其復(fù)雜的細胞重編程過程，細胞由一種分化狀態(tài)轉(zhuǎn)變成另一種分化狀態(tài)，其轉(zhuǎn)錄表達譜、表觀遺傳修飾和染色質(zhì)結(jié)構(gòu)等都發(fā)生改變［12］。研究者可通過多種方式實現(xiàn)體外或體內(nèi)轉(zhuǎn)分化，常用方法包括：①轉(zhuǎn)錄因子誘導(dǎo)：將攜帶轉(zhuǎn)錄因子的病毒載體轉(zhuǎn)入細胞誘導(dǎo)其轉(zhuǎn)分化，這是最常用的轉(zhuǎn)分化誘導(dǎo)方式，例如病毒載體攜帶的轉(zhuǎn)錄因子Pax6可將膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)分化為神經(jīng)元［9］。常用的病毒載體有逆轉(zhuǎn)錄病毒和慢病毒，但它們需整合入基因組，存在插入突變、殘基表達等問題，可能增加致瘤風(fēng)險。而非整合病毒（如腺病毒）或質(zhì)粒攜帶方式由于不存在插入突變等問題，在轉(zhuǎn)分化的應(yīng)用中更具優(yōu)勢。② 微RNA（microRNA，miRNA）誘導(dǎo)：miRNA通過轉(zhuǎn)錄后調(diào)控基因表達從而誘導(dǎo)轉(zhuǎn)分化［13］。Yoo等［14］發(fā)現(xiàn)，過表達miR-9/9＊和miR-124可實現(xiàn)人成纖維細胞向神經(jīng)細胞的轉(zhuǎn)分化。但是miRNA單獨作用時轉(zhuǎn)分化效率較低，而同時過表達轉(zhuǎn)錄因子和miRNA將極大提高轉(zhuǎn)分化效率。③小分子化合物誘導(dǎo)：小分子化合物能通過調(diào)控DNA和組蛋白的表觀遺傳修飾進而調(diào)控基因表達譜從而實現(xiàn)細胞轉(zhuǎn)分化［12］。小分子化合物誘導(dǎo)能避免基因操作所帶來的安全隱患，理論上是一種更適用于臨床推廣的、相對安全有效的誘導(dǎo)方式。2014年，裴鋼實驗室［15］同時使用3種小分子化合物組蛋白去乙酰化酶抑制劑丙戊酸（valproic acid，VPA）、GSK3抑制劑CHIR99021和TGF-β抑制劑Repsox將小鼠成纖維細胞轉(zhuǎn)分化為神經(jīng)前體細胞。2015年，Li等［16］使用4種小分子化合物將小鼠成纖維細胞成功轉(zhuǎn)分化為成熟的神經(jīng)元。隨后，研究者們使用多種小分子化合物組合成功誘導(dǎo)出不同的神經(jīng)元亞型。并且，轉(zhuǎn)錄因子配合添加小化合物可很好地提高轉(zhuǎn)分化效率。

2 轉(zhuǎn)分化在神經(jīng)退行性疾病中的研究現(xiàn)狀

神經(jīng)退行性疾病是由神經(jīng)元及其髓鞘功能缺失導(dǎo)致的一類神經(jīng)系統(tǒng)疾病，病癥隨時間推移日漸加劇。根據(jù)發(fā)生病變的腦區(qū)和神經(jīng)元的種類不同，神經(jīng)退行性疾病分為多種類型，如帕金森?。≒arkinson disease，PD）、阿爾茨海默病（Alzheimer disease，AD）、亨廷頓舞蹈?。℉untington disease，HD）和肌萎縮側(cè)索硬化?。ˋmyotrophic lateral sclerosis，ALS）等［17］。目前針對此類疾病的治療多是通過藥物或手術(shù)控制病癥發(fā)生進程，并不能從根本上達到治療或治愈的效果。21世紀(jì)以來，轉(zhuǎn)分化技術(shù)迅猛發(fā)展為神經(jīng)退行性疾病臨床治療提供新方案，給深受神經(jīng)退行性疾病困擾的患者及家庭帶來曙光。

2.1 帕金森病

PD是一類由于中腦黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元變性而導(dǎo)致的神經(jīng)退行性疾病，多發(fā)生于中老年，臨床表現(xiàn)為靜止性震顫、僵直、運動緩慢和步態(tài)異常，并伴隨不同程度精神異常。發(fā)病早期臨床常用左旋甲基多巴控制疾病進程［18］，中晚期則是以對癥治療藥物為主，力求緩解患者的運動癥狀及一系列其他并發(fā)癥，但臨床上并無有效手段治療或治愈PD。隨著細胞治療研究的深入，利用轉(zhuǎn)分化技術(shù)獲得目的細胞替換受損神經(jīng)元成為PD研究熱點。目前，研究者們已成功將成纖維細胞和星形膠質(zhì)細胞等轉(zhuǎn)分化為多巴胺能神經(jīng)元，試圖探究治療PD的新途徑。2011年，Pfisterer等［19］報道，過表達轉(zhuǎn)錄因子Achaete-scute復(fù)合體同源基因1蛋白（Achaetescute complex-like 1，Ascl1）、POU家族蛋白結(jié)構(gòu)或轉(zhuǎn)錄因子2（POU domain class 3 transcription factor 2，Brn2）、髓鞘轉(zhuǎn)錄因子 1樣因子（myelin transcription factor 1-like，Myt1l）以及LIM同源框轉(zhuǎn)錄因子 1a（LIM homeobox transcription factor 1a，Lmx1a）和叉頭框蛋白a2（forkhead box protein a2，F(xiàn)oxa2）能夠?qū)⑷顺衫w維細胞轉(zhuǎn)分化為多巴胺能神經(jīng)元。同年，Caiazzo等［20］發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)錄因子Ascl1、核受體相關(guān)蛋白1（nuclear receptor related-1 protein，Nurr1）和Lmx1a作用下，可實現(xiàn)小鼠和人成纖維細胞向多巴胺能神經(jīng)元的轉(zhuǎn)分化。2011年，Addis等［21］通過過表達轉(zhuǎn)錄因子Ascl1，Nurr1和Lmx1b實現(xiàn)了小鼠星形膠質(zhì)細胞向多巴胺能神經(jīng)元轉(zhuǎn)分化。而后，研究者設(shè)想能否直接在體內(nèi)將非神經(jīng)元細胞直接轉(zhuǎn)分化為神經(jīng)元，替補受損的神經(jīng)元。2013年，Torper等［22］將人成纖維細胞和星形膠質(zhì)細胞移植到大鼠腦中，在轉(zhuǎn)錄因子Ascl1、Brn2、Myt1l和多巴胺能神經(jīng)元決定因子Lmx1a、Foxa2、Lmx1b、同源盒基因蛋白2（orthodenticle homeobox 2，Otx2）的共同作用下移植的細胞能夠轉(zhuǎn)分化為多巴胺能神經(jīng)元。但存在轉(zhuǎn)分化效率低、多巴胺能神經(jīng)元功能欠佳等問題。2015年，Park等［23］通過建立藥物誘導(dǎo)轉(zhuǎn)分化體系獲得誘導(dǎo)型多巴胺能神經(jīng)元，其功能與內(nèi)源性細胞更接近。同年，Jiang等［24］報道，抑制p53表達，調(diào)控細胞周期，外加合適的微環(huán)境，能顯著提高人成纖維細胞向多巴胺能神經(jīng)元轉(zhuǎn)分化的效率。Yoo等［25］近期發(fā)現(xiàn)，電磁金屬納米顆粒在電磁場作用下能顯著提高小鼠或人成纖維細胞向多巴胺能神經(jīng)元轉(zhuǎn)分化的效率，該轉(zhuǎn)分化過程離不開APLN〔Ascl1、同源盒域轉(zhuǎn)錄因子3（paired-like homeodomain transcription factor 3，Pitx3）、Lmx1a和Nurr1〕的誘導(dǎo)。而且，電磁金屬納米顆粒結(jié)合APLN能促進PD小鼠體內(nèi)星形膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)分化為多巴胺能神經(jīng)元，并顯著改善小鼠的運動行為。隨著研究的深入，轉(zhuǎn)分化技術(shù)應(yīng)用于PD的臨床治療將在不久的將來實現(xiàn)。

2.2 阿爾茨海默病

AD是一種以進行性認(rèn)知功能減退和非認(rèn)知性精神癥狀為主要臨床表現(xiàn)的老年退行性疾病，伴隨著神經(jīng)元和突觸丟失，其主要病理特征是tau蛋白形成的神經(jīng)元纖維纏結(jié)和由β淀粉樣蛋白（β-amyloid，Aβ）沉積構(gòu)成的老年斑［26］。目前臨床尚無有效治療AD的藥物。研究人員正試圖通過轉(zhuǎn)分化來獲得替補的功能神經(jīng)元，已達到治療AD的目的。早在2002年已有報道，皮質(zhì)來源的膠質(zhì)細胞在轉(zhuǎn)錄因子Pax6作用下能轉(zhuǎn)分化為神經(jīng)元［9］，隨后陸續(xù)不斷有研究發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄因子或miRNA等的作用下，人或小鼠成纖維細胞可轉(zhuǎn)分化為神經(jīng)干細胞、神經(jīng)前體細胞或不同類型的神經(jīng)元亞型。2014年，Guo等［27］探究了AD疾病模型下轉(zhuǎn)分化作用，他們以5xFAD小鼠為模型將攜帶神經(jīng)分化因子1基因（neurogenic differentiation factor 1，NeuroD1）的逆轉(zhuǎn)錄病毒注入小鼠大腦皮質(zhì)中，發(fā)現(xiàn)活化的膠質(zhì)細胞能轉(zhuǎn)分化為谷氨酸能神經(jīng)元和GABA能神經(jīng)元，且相互之間能形成自發(fā)性的突觸聯(lián)系。2015年，Hu等［28］利用小分子化合物將正常和AD患者的成纖維細胞轉(zhuǎn)分化為神經(jīng)元，發(fā)現(xiàn)AD患者來源的神經(jīng)元中的Aβ42以及Aβ42/Aβ40的比例均高于正常人來源的神經(jīng)元。此外，通過轉(zhuǎn)分化建立有效的疾病模型來探究AD的發(fā)病機制是目前AD研究的新思路。如Kim等［29］在小鼠或人成纖維細胞中過表達轉(zhuǎn)錄因子Ascl1、Brn2、Myt1l以及藥物誘導(dǎo)獲得了淀粉樣前體蛋白（amyloid precursor protein，APP）突變的神經(jīng)元，并在該神經(jīng)元中探究了散發(fā)性AD關(guān)鍵基因載 脂 蛋 白 E ?3/4（apolipoprotein E gene ?3/4，APOE ?3/4）對APP剪切的影響，而將APOE ?3/4患者轉(zhuǎn)分化的神經(jīng)元和正常人轉(zhuǎn)分化的神經(jīng)元進行測序分析發(fā)現(xiàn)，APOE ?3/4和另一個AD關(guān)鍵基因橋粒芯蛋白2（desmoglein-2，Dsg2）之間存在關(guān)聯(lián)。

2.3 亨廷頓舞蹈病

HD是一種由亨廷頓（Huntingtin，HTT）基因突變導(dǎo)致的常染色體顯性神經(jīng)退行性疾病，生理表征為患者紋狀體中型棘突神經(jīng)元（medium spiny neurons，MSN）異常，臨床表現(xiàn)為進行性的運動、認(rèn)知及精神障礙。目前，主要采取傳統(tǒng)藥物和物理治療控制其運動行為，尚無針對HD的治愈方案，但近年來的轉(zhuǎn)分化研究成果給HD患者帶來了希望。Victor等［30］發(fā)現(xiàn)，過表達紋狀體發(fā)育關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子B細胞白血病/淋巴瘤 11b（B cell leukemia/lymphoma 11b，Bcl11b）、同源盒轉(zhuǎn)錄因子（distal-less homeobox，Dlx1）、Dlx2、Myt1l和在miR-9/9＊、miR-124的作用下，人成纖維細胞能轉(zhuǎn)分化為MSN，單細胞測序分析顯示該誘導(dǎo)型MSN與內(nèi)源MSN的基因表達圖譜高度一致，同時，研究者還檢測了誘導(dǎo)型MSN的生理功能。而后，他們將MSN移植到小鼠紋狀體中發(fā)現(xiàn)，誘導(dǎo)型MSN能存活長達6個月之久，更為關(guān)鍵的是該類神經(jīng)元能參與到紋狀體環(huán)路中。此研究不僅首次獲得了誘導(dǎo)型MSN，而且還深入研究了該MSN在移植后的生理功能，為今后轉(zhuǎn)分化在HD治療上的應(yīng)用開啟了一個良好的開端。

2.4 肌萎縮側(cè)索硬化病

ALS是一種進行性運動神經(jīng)元疾病，分為遺傳性和散發(fā)性2種，生理表征為額葉皮質(zhì)、腦干以及脊髓前角運動神經(jīng)元病變；臨床癥狀為四肢肌肉進行性萎縮、無力，吞咽困難，最終常因呼吸衰竭而死亡，病程一般為2～5年。唯一國際認(rèn)可并通過美國FDA認(rèn)證的治療ALS的臨床用藥力如太（riluzole），還有一些藥物正處于臨床試驗階段，但是這些藥物均不能促進神經(jīng)元再生，因此人們寄希望于轉(zhuǎn)分化。2011年，Son等［31］最先報道，小鼠成纖維細胞中過表達7個轉(zhuǎn)錄因子Ascl1、Brn2、Myt1l、神經(jīng)生長因子2（neurogenin-2，Neurog2）、LIM同源框蛋白質(zhì)（LIM/homeobox protein，Lhx3）、LIM同源域蛋白家族轉(zhuǎn)錄因子胰島素基因增強蛋白（insulin gene enhancer protein，Isl1）和同源盒基因（homeobox，Hb9）誘導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)檫\動神經(jīng)元；而過表達上述7個因子和NeuroD1可將人成纖維細胞轉(zhuǎn)分化為運動神經(jīng)元。進一步研究顯示，該誘導(dǎo)型運動神經(jīng)元與小雞肌管細胞在體外共培養(yǎng)能形成神經(jīng)肌肉接頭，將運動神經(jīng)元轉(zhuǎn)移到小雞脊髓中后，可見其軸突延伸到周圍組織中。此外，研究者們將轉(zhuǎn)分化獲得的誘導(dǎo)型運動神經(jīng)元分別與野生型和SOD1G93A（ALS模型）膠質(zhì)細胞共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)后者能顯著降低誘導(dǎo)型運動神經(jīng)元的存活率［31］。Meyer等［32］也發(fā)現(xiàn)，由散發(fā)性或遺傳性ALS患者皮膚成纖維細胞轉(zhuǎn)分化獲得的星形膠質(zhì)細胞均能降低運動神經(jīng)元的存活。這引發(fā)人們對ALS臨床治療的思考，ALS患者的星形膠質(zhì)細胞會抑制運動神經(jīng)元的存活，單純移植運動神經(jīng)元可能不能達到理想的治療效果。2016年，Liu等［33］將ALS患者皮膚成纖維細胞轉(zhuǎn)分化為運動神經(jīng)元，表現(xiàn)出低存活率、胞體固縮、電生理功能減退及不能形成神經(jīng)肌肉接頭等病理特征。但值得高興的是，他們通過藥物篩選發(fā)現(xiàn)，Kenpaullone能改善ALS運動神經(jīng)元退行性病變癥狀。這些結(jié)果提示，因疾病微環(huán)境影響，單純移植運動神經(jīng)元可能不能達到治療ALS的目的，有待開發(fā)更優(yōu)化的治療方案。

3 轉(zhuǎn)分化在創(chuàng)傷性中樞神經(jīng)損傷中的研究

根據(jù)發(fā)生部位不同中樞神經(jīng)損傷可分為創(chuàng)傷性腦損傷（traumatic brain injury，TBI）和脊髓損傷（spinal cord injury，SCI）；根據(jù)發(fā)病原因不同可分為原發(fā)性損傷和繼發(fā)性損傷。原發(fā)性損傷是機械損傷直接造成組織損傷，神經(jīng)元死亡。繼發(fā)性損傷是由于局部組織環(huán)境破壞造成的神經(jīng)元持續(xù)死亡，繼而出現(xiàn)脫髓鞘、膠質(zhì)瘢痕等癥狀。目前，臨床上主要常用手術(shù)和藥物治療等手段控制病情發(fā)展，但神經(jīng)元大量死亡和膠質(zhì)瘢痕形成使治療難以達到預(yù)期效果。將膠質(zhì)瘢痕的星形膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)分化為功能性神經(jīng)元以彌補丟失的神經(jīng)元無疑是一舉兩得的治療策略。2012年，Corti等［34］發(fā)現(xiàn)，體外過表達Oct4、Sox2、同源域蛋白NANOG可將人皮質(zhì)星形膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)分化為神經(jīng)干細胞，移植體內(nèi)后可進一步分化為神經(jīng)元。2013年，Niu等［35］報道，轉(zhuǎn)錄因子Sox2能將小鼠腦內(nèi)的星形膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)分化為DCX+神經(jīng)母細胞，且能存活數(shù)月之久，添加腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）和頭蛋白（noggin）或VPA可將該神經(jīng)母細胞誘導(dǎo)分化為成熟的神經(jīng)元并整合到神經(jīng)環(huán)路中。Su等［36］利用小鼠SCI模型，直接在膠質(zhì)瘢痕的星形膠質(zhì)細胞中過表達Sox2，成功獲得DCX+的神經(jīng)母細胞，在VPA作用下獲得成熟的神經(jīng)元。Wang等［37］對此過程進行機制研究發(fā)現(xiàn)，p53通過調(diào)控細胞周期進程而控制星形膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)變?yōu)镈CX+神經(jīng)母細胞的數(shù)量，敲低p53能顯著提高轉(zhuǎn)分化效率，獲得更多的DCX+神經(jīng)母細胞。整個體系從在體細胞轉(zhuǎn)分化到疾病模型下的功能研究，再到疾病模型中轉(zhuǎn)分化條件優(yōu)化，這為在體轉(zhuǎn)分化應(yīng)用于臨床治療打下了良好的基礎(chǔ)。2014年，Guo等［27］建立腦損傷模型，并發(fā)現(xiàn)NeuroD1能使皮質(zhì)中激活的星形膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)分化為功能性神經(jīng)元。2015年，Kim等［38］報道，過表達Oct4可使小鼠成纖維細胞轉(zhuǎn)分化為少突膠質(zhì)前體細胞，后者無論在體外還是體內(nèi)都能繼續(xù)分化為少突膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞。他們將少突膠質(zhì)前體細胞移植到SCI模型小鼠中后，主要分化為少突膠質(zhì)細胞，促進髓鞘再生，完成損傷處的修復(fù)。此外，Gascón等［39］證實，過表達Bcl2、Ascl1和維生素E等因子或抗氧化處理能促進創(chuàng)傷性腦損傷中膠質(zhì)細胞向神經(jīng)元的轉(zhuǎn)分化。

4 轉(zhuǎn)分化在神經(jīng)精神障礙疾病中的研究

孤獨癥和抑郁癥等神經(jīng)精神障礙疾病嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量。研究發(fā)現(xiàn)，其發(fā)病多與5-羥色胺神經(jīng)元功能異常相關(guān)。Xu等［40］報道，過表達Ascl1、Foxa2、Lmx1b及第五Ewing變體蛋白（fifth Ewing variant，F(xiàn)EV）可將人成纖維細胞轉(zhuǎn)分化為具有生理功能的5-羥色胺神經(jīng)元，但存在轉(zhuǎn)分化效率低，轉(zhuǎn)分化獲得5-羥色胺神經(jīng)元數(shù)量少的問題。研究發(fā)現(xiàn)，敲低p53基因并改善合適的培養(yǎng)條件能提高轉(zhuǎn)分化效率。此外，研究者們還通過建立有效的鑒別方法成功從轉(zhuǎn)分化復(fù)雜多樣的神經(jīng)元類型中分離出5-羥色胺神經(jīng)元。為該技術(shù)今后應(yīng)用到臨床治療神經(jīng)精神障礙疾病奠定了基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

目前，轉(zhuǎn)分化在神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療中的應(yīng)用主要有2種策略。①體外轉(zhuǎn)分化獲得目的細胞進行細胞移植。理論上轉(zhuǎn)分化獲得功能性神經(jīng)元并移植是彌補神經(jīng)元損傷最為直接有效的方式，但是，成體神經(jīng)元不具備分裂增殖的能力，轉(zhuǎn)分化細胞獲得量有限且移植后神經(jīng)元的存活率和整合率較低，給臨床治療帶來困難。鑒于此局限性，研究者傾向于將體細胞轉(zhuǎn)分化為具有增殖和分化能力的神經(jīng)干細胞或神經(jīng)前體細胞進行移植。而因神經(jīng)干細胞在移植后多分化為星形膠質(zhì)細胞而非功能性神經(jīng)元，且可能存在成瘤風(fēng)險，所以臨床應(yīng)用有限。而神經(jīng)前體細胞既具有增殖又能定向分化為特定的神經(jīng)元，目前被認(rèn)為是理想的細胞移植供體，利用易于獲取的體細胞直接誘導(dǎo)轉(zhuǎn)分化為神經(jīng)前體細胞將成為細胞移植研究的趨勢。②體內(nèi)轉(zhuǎn)分化將機體病灶部位的神經(jīng)細胞直接轉(zhuǎn)分化為功能性神經(jīng)元，避免了細胞移植可能造成的二次受傷，是臨床應(yīng)用前景良好的神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療新思路。目前人們已在動物模型上進行了大量的研究并取得可喜的成績。除此之外，轉(zhuǎn)分化還是疾病機制研究及藥物篩選的重要手段，通過獲取患者的體細胞進行體外轉(zhuǎn)分化構(gòu)建疾病模型，既能真實還原疾病發(fā)生表型，有助于揭示疾病的發(fā)生發(fā)展機制，又可開發(fā)藥物篩選體系。

轉(zhuǎn)分化應(yīng)用于臨床治療雖規(guī)避了胚胎干細胞和多能性干細胞的分化方向難以控制、倫理道德以及致瘤性等問題，但仍然存在一定的安全問題。如轉(zhuǎn)分化誘導(dǎo)因子通常是與細胞增殖、細胞周期調(diào)控相關(guān)分子，存在過度表達導(dǎo)致細胞周期紊亂等風(fēng)險；而攜帶誘導(dǎo)基因病毒載體進入細胞存在安全隱患。此外，轉(zhuǎn)分化效率是其應(yīng)用于臨床的限速步驟。解決這些問題將極大推進轉(zhuǎn)分化應(yīng)用于臨床神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療的步伐。我們相信，在科研工作者的不懈努力下，轉(zhuǎn)分化應(yīng)用于臨床神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療指日可待，一個個醫(yī)學(xué)難題勢必將被攻克。

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