在一項(xiàng)意外的發(fā)現(xiàn)中,斯克里普斯研究所研究人員發(fā)現(xiàn)一種直接將骨髓干細(xì)胞轉(zhuǎn)化腦細(xì)胞的方法.在此之前,將病人的骨髓干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為某種其他類(lèi)型的細(xì)胞的技術(shù)相對(duì)而言較為繁瑣和充滿風(fēng)險(xiǎn),并且只有有限的應(yīng)用性.這種新的發(fā)現(xiàn)有可能提供一種更加簡(jiǎn)單和更加有效的技術(shù).利用病人自己的細(xì)胞進(jìn)行的細(xì)胞療法有望用于治療脊髓損傷、中風(fēng)和其他全身性疾病,同時(shí)很少會(huì)產(chǎn)生免疫排斥的風(fēng)險(xiǎn).相關(guān)研究結(jié)果于2013年4月22日在線發(fā)表在PNAS期刊上.

    在這項(xiàng)研究中,研究人員尋求在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的抗體來(lái)激活骨髓干細(xì)胞表面上的生長(zhǎng)刺激受體(growth-stimulating receptor),結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)一種抗體激活這種受體從而誘導(dǎo)骨髓干細(xì)胞(正常條件下只產(chǎn)生白細(xì)胞)變成神經(jīng)祖細(xì)胞(neural progenitor cell),其中神經(jīng)祖細(xì)胞是一類(lèi)幾乎成熟的腦細(xì)胞.

    2012年,研究人員開(kāi)發(fā)是一種新的抗體發(fā)現(xiàn)技術(shù):哺乳細(xì)胞與受體或其他感興趣的分子一起培養(yǎng)來(lái)產(chǎn)生抗體,從而允許他們快速地確定抗體文庫(kù)中哪些抗體結(jié)合到給定的受體上,同時(shí)也允許他們快速地確定哪些抗體激活這種受體從而改變細(xì)胞的功能.

    在這項(xiàng)新的研究中,斯克里普斯研究所細(xì)胞與分子生物學(xué)部門(mén)教授Richard A. Lerner、Lerner實(shí)驗(yàn)室助理研究員Jia Xie和同事們對(duì)這種技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)從而使得給定細(xì)胞產(chǎn)生的抗體錨定在該細(xì)胞的外膜上,以便接近它的靶標(biāo)受體.Xie說(shuō),"將抗體的活性限制在有效產(chǎn)生它的細(xì)胞上,從而允許我們就可利用更大的抗體文庫(kù)來(lái)更加快速地篩選具有特定活性的抗體."利用這種改進(jìn)的技術(shù),他們能夠在幾天內(nèi)篩選由數(shù)千萬(wàn)個(gè)抗體分子組成的文庫(kù).

    在早期的測(cè)試中,Xie利用這種新方法篩選能夠激活粒細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte colony stimulating factor, GCSF)受體的抗體,其中這種受體是在骨髓干細(xì)胞和其他類(lèi)型的細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的.

    研究人員很快分離出一種能夠激活這種GCSF受體并促進(jìn)受試細(xì)胞生長(zhǎng)的抗體類(lèi)型.他們隨后在來(lái)自志愿者的骨髓干細(xì)胞培養(yǎng)物中測(cè)試這種抗體的未錨定在細(xì)胞外膜上的可溶性蛋白版本.盡管與期待中的一樣,這種GCSF受體促進(jìn)這種干細(xì)胞增殖并開(kāi)始分化為成熟的白細(xì)胞,但是這種模擬GCSF的抗體發(fā)揮出顯著不同的影響:這種干細(xì)胞增殖,同時(shí)也開(kāi)始變得細(xì)長(zhǎng),而且也附著到盤(pán)碟底部.所形成的細(xì)長(zhǎng)細(xì)胞類(lèi)似于神經(jīng)祖細(xì)胞,并且通過(guò)進(jìn)一步測(cè)試神經(jīng)細(xì)胞標(biāo)記物證實(shí)它們確實(shí)是神經(jīng)祖細(xì)胞.

    只需通過(guò)激活單個(gè)受體將一種骨髓干細(xì)胞系變成神經(jīng)祖細(xì)胞系是一項(xiàng)了不起的成就.這種直接改變細(xì)胞身份的過(guò)程也被稱作轉(zhuǎn)分化.科學(xué)家們確實(shí)有方法將骨髓干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為其他類(lèi)型的成熟細(xì)胞,但是這些方法通常需要將骨髓干細(xì)胞重編程到類(lèi)似于胚胎干細(xì)胞的狀態(tài)(這極激進(jìn)而又冒險(xiǎn)),隨后在一系列的分子作用下,它們轉(zhuǎn)化為一種特性的成熟細(xì)胞.然而,只有相對(duì)較少的實(shí)驗(yàn)室報(bào)道過(guò)直接轉(zhuǎn)分化技術(shù).

    盡管研究人員仍然不確定這種新的抗體為何對(duì)這種GCSF受體產(chǎn)生這樣奇怪的影響,但是他們猜測(cè)它要比天然的GCSF更長(zhǎng)地結(jié)合到這種受體上,這種更長(zhǎng)的相互作用改變這種受體的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方式.