本技术涉及干细胞培养领域,介绍了一种创新方法,将肠神经嵴细胞诱导分化成胶质前体细胞。该方法包括关键步骤:培养肠神经嵴细胞4天以形成神经球,为干细胞研究和应用提供了新途径。
背景技术
肠道作为人体内最为重要的器官之一,其功能的实现以及与机体其他器官间的相互作用的调节的关键之一是肠神经系统。肠神经系统紊乱与很多肠道相关疾病有着密切的关系,如结肠远端缺乏神经元导致的先天性巨结肠,因此在临床治疗中如何有效恢复和重建肠神经系统非常重要。
肠神经系统的发育涉及肠神经从祖细胞向胶质细胞和神经元的分化。而这些分化过程,在胚胎期就决定了。现有研究和治疗肠神经系统尤其是胚胎发育的工具,包括细胞系,干细胞和类器官等。N-2a、SY5Y等细胞系容易培养,方便进行体外实验,但这些细胞系是肿瘤来源的,通常表现出异常的代谢行为,难以运用到细胞治疗中。间充质干细胞具有分化潜能,但其临床应用还存在很多挑战,如移植存活率低,难以进行体内分化等。肠神经嵴细胞(Enteric neural crest cells,ENCCs)可以自我更新并分化为神经元和胶质细胞来重建神经系统,但ENCCs移植存在一些瓶颈,包括移植前增殖和迁移不足,短期移植过程中大量凋亡,神经回路重建无效等,用细胞因子、药物和信号通路调节剂治疗ENCCs以改善这些副作用也未能完全修复肠神经系统功能。目前研究热点的多能干细胞hESC在伦理上存在争议,iPSC在伦理上更容易接受,但无论是通过hESC细胞还是iPSC细胞衍生,都存在发生肿瘤的潜在风险。此外使用hESC或iPSC衍生的ENCC进行同种异体移植还需要终身使用免疫抑制剂,以减少排斥反应和移植物抗宿主病,但这会诱发HSCR相关的、反复发生的、可能致命的小肠结肠炎。肠道类器官是由组织和多能干细胞在体外培养的三维结构,包含多种细胞类型,能够在细胞类型、空间结构及生理功能上模拟对应器官,但是,类器官的生理特征和遗传等保真度和稳定性尚不清楚,并且缺乏体内重要的生理过程以及血管、淋巴管和神经功能。可见目前研究肠神经发育的细胞工具都有一定的局限性,亟需更有效的工具来弥补研究肠神经发育研究和治疗的不足。
课题组前期通过单测序,发现了一群具有双向潜能的胶质前体细胞,这群细胞既能分化为神经元,也能分化为胶质细胞,其他研究也表明,胶质前体细胞具有发育为神经元的可能,这表明胶质前体细胞是一种潜在治疗肠神经系统疾病的良好工具,它存在于正常的肠道细胞中,且具有分为了神经元的潜能,可以不用进行额外的细胞移植,通过自身诱导分化,即可以分化为神经元,治疗先天性巨结肠等肠神经细胞疾病。
既往文章通过iPSC进行体外诱导,分化为神经元,再进行细胞移植,治疗先天性巨结肠,其流程复杂,且存在免疫排斥等风险,但是使用肠道自有的胶质前体细胞,省去了繁琐的体外诱导和细胞移植过程,巨结肠远端没有神经元,但是有胶质前体细胞,利用体内胶质前体细胞转分化为神经元,此方法是开创性的,且没有伦理争议,基因编辑和免疫排斥等风险,为体内治疗巨结肠提供了全新的理论依据和治疗方法。
实现思路