在一項意外的發(fā)現中,斯克里普斯研究所研究人員發(fā)現一種直接將骨髓干細胞轉化腦細胞的方法.在此之前,將病人的骨髓干細胞轉化為某種其他類(lèi)型的細胞的技術(shù)相對而言較為繁瑣和充滿(mǎn)風(fēng)險,并且只有有限的應用性.這種新的發(fā)現有可能提供一種更加簡(jiǎn)單和更加有效的技術(shù).利用病人自己的細胞進(jìn)行的細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.相關(guān)研究結果于2013年4月22日在線(xiàn)發(fā)表在PNAS期刊上.

    在這項研究中,研究人員尋求在實(shí)驗室開(kāi)發(fā)的抗體來(lái)激活骨髓干細胞表面上的生長(cháng)刺激受體(growth-stimulating receptor),結果他們發(fā)現一種抗體激活這種受體從而誘導骨髓干細胞(正常條件下只產(chǎn)生白細胞)變成神經(jīng)祖細胞(neural progenitor cell),其中神經(jīng)祖細胞是一類(lèi)幾乎成熟的腦細胞.

    2012年,研究人員開(kāi)發(fā)是一種新的抗體發(fā)現技術(shù):哺乳細胞與受體或其他感興趣的分子一起培養來(lái)產(chǎn)生抗體,從而允許他們快速地確定抗體文庫中哪些抗體結合到給定的受體上,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胞的功能.

    在這項新的研究中,斯克里普斯研究所細胞與分子生物學(xué)部門(mén)教授Richard A. Lerner、Lerner實(shí)驗室助理研究員Jia Xie和同事們對這種技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)從而使得給定細胞產(chǎn)生的抗體錨定在該細胞的外膜上,以便接近它的靶標受體.Xie說(shuō),"將抗體的活性限制在有效產(chǎn)生它的細胞上,從而允許我們就可利用更大的抗體文庫來(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),他們能夠在幾天內篩選由數千萬(wàn)個(gè)抗體分子組成的文庫.

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

    研究人員很快分離出一種能夠激活這種GCSF受體并促進(jìn)受試細胞生長(cháng)的抗體類(lèi)型.他們隨后在來(lái)自志愿者的骨髓干細胞培養物中測試這種抗體的未錨定在細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)這種干細胞增殖并開(kāi)始分化為成熟的白細胞,但是這種模擬GCSF的抗體發(fā)揮出顯著(zhù)不同的影響:這種干細胞增殖,同時(shí)也開(kāi)始變得細長(cháng),而且也附著(zhù)到盤(pán)碟底部.所形成的細長(cháng)細胞類(lèi)似于神經(jīng)祖細胞,并且通過(guò)進(jìn)一步測試神經(jīng)細胞標記物證實(shí)它們確實(shí)是神經(jīng)祖細胞.

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

    盡管研究人員仍然不確定這種新的抗體為何對這種GCSF受體產(chǎn)生這樣奇怪的影響,但是他們猜測它要比天然的GCSF更長(cháng)地結合到這種受體上,這種更長(cháng)的相互作用改變這種受體的信號轉導方式.