直接轉(zhuǎn)分化技術(shù)是近年來被科學(xué)家們廣泛應(yīng)用到器官移植獲取具有修復(fù)功能的細胞研究中的一項新技術(shù)。利用直接轉(zhuǎn)分化技術(shù)，科學(xué)家們可繞過干細胞中間階段，直接將某一種成體終末分化細胞特定轉(zhuǎn)化為其他種類的終末分化細胞，在這個過程中細胞的狀態(tài)和功能也隨之發(fā)生改變。目前科學(xué)家們已利用轉(zhuǎn)分化技術(shù)已成功地誘導(dǎo)成體細胞重編程生成了血細胞、心肌細胞和神經(jīng)細胞。

近期來自美國和意大利的三個研究團體分別利用這一超越iPS的新技術(shù)直接將人體成纖維誘導(dǎo)生成了“功能性誘導(dǎo)神經(jīng)（iN）”，最新一期的Nature雜志以“新聞和觀點”（(News and Views)的形式對這三項研究成果發(fā)表了長篇評論。

Induction of human neuronal cells by defined transcription factors

2010年Marius Werning領(lǐng)導(dǎo)的研究小組將3個轉(zhuǎn)錄因子基因（Ascl1,Brn2和Myt1l）同時轉(zhuǎn)入到小鼠皮膚細胞后，在不到1周的時間內(nèi)將20%的皮膚細胞誘導(dǎo)生成了神經(jīng)細胞，這些細胞不光看上去像神經(jīng)元，而且還表達神經(jīng)元特有的蛋白，并且能互相與正常小鼠的大腦皮層細胞形成神經(jīng)突觸并轉(zhuǎn)導(dǎo)信號。由此確認了轉(zhuǎn)化的細胞具有完全的成熟神經(jīng)細胞的功能。相關(guān)研究論文發(fā)表在《Nature》雜志上。

近日Marius Werning研究小組在原有的三個轉(zhuǎn)錄因子基礎(chǔ)上，添加了一個螺旋環(huán)螺旋轉(zhuǎn)錄因子NeuroD1，成功地將人類胚胎及新生兒的皮膚纖維細胞成功地誘導(dǎo)為功能性神經(jīng)細胞。這些細胞不僅顯示典型的神經(jīng)元形態(tài)，表達多種神經(jīng)元標志蛋白。并且能夠產(chǎn)生動作電位。當研究人員將這些神經(jīng)細胞與原代小鼠皮質(zhì)神經(jīng)元進行共培養(yǎng)時，證實它們能夠形成神經(jīng)突觸并傳到信號。這一研究成果發(fā)表在2011年5月26日《Nature》雜志的網(wǎng)絡(luò)版上。

Direct generation of functional dopaminergic neurons from mouse and human fibroblasts

來自于意大利米蘭圣拉斐爾科研所的研究人員對老鼠皮膚細胞和人類皮膚細胞進行基因重組，將其變成了能制造多巴胺的特定神經(jīng)元。未來，帕金森氏癥患者有望借助用自己的皮膚制成的神經(jīng)元來醫(yī)治自己的病癥。

Vania Broccoli1 和同事使用同神經(jīng)元的發(fā)育有關(guān)的三個轉(zhuǎn)錄因子（Mash1，Nurr1和 Lmx1a ），對實驗老鼠的皮膚細胞進行了重組。同樣的三個轉(zhuǎn)錄因子也可將從人類胚胎、健康成年人和帕金森氏癥患者體內(nèi)提取而來的皮膚細胞變成神經(jīng)元。這種方法唯一的缺陷是，他們不得不先用攜帶了基因來制造轉(zhuǎn)錄因子的病毒來感染皮膚細胞，盡管使用病毒并不會破壞DNA（脫氧核糖核酸），也不會引發(fā)癌癥。相關(guān)論文發(fā)表于7月3日的《自然》（Nature）雜志上。
 
Broccoli1表示，他的團隊正在測試，用實驗鼠細胞以及人體細胞制成的神經(jīng)元是否能讓罹患帕金森氏癥的實驗小鼠和大鼠受益，如果起作用，他們將在猴子身上進行同樣的實驗。同時，他們也在對不使用病毒而對皮膚細胞進行重組的方法進行評估，以消除病毒可能會給人體造成的任何潛在風(fēng)險。

MicroRNA-mediated conversion of human fibroblasts to neurons

近期神經(jīng)元的轉(zhuǎn)錄因子和進化上保守的信號通路被發(fā)現(xiàn)是有助于神經(jīng)元的形成。然而，研究人員對于小RNA在神經(jīng)新生中的指導(dǎo)作用還不清楚。美國科學(xué)家最近發(fā)現(xiàn)miR-9* 和miR-124指導(dǎo)SWI/SNF-like BAF 染色質(zhì)重塑復(fù)合體組分的變化，該過程對神經(jīng)元分化和功能很重要。在接近神經(jīng)元祖細胞有絲分裂結(jié)束時，miR-9* 和miR-124對神經(jīng)元祖細胞BAF 染色質(zhì)重塑復(fù)合體的BAF53a 亞基起抑制作用。在有絲分裂結(jié)束后，BAF53a 被BAF53b取代，BAF45a被 BAF45b 和 BAF45c取代，后者合并成為神經(jīng)元特異的BAF復(fù)合體為有絲分裂后的功能所必需。

由于miR-9* 和miR-124也控制多個調(diào)節(jié)神經(jīng)元分化和功能的基因，研究人員認為這些小RNA可能與神經(jīng)元命運有關(guān)。他們通過人成纖維細胞中miR-9/9* 和miR-124的表達誘導(dǎo)其轉(zhuǎn)變成了神經(jīng)元，該過程受NEUROD2的推動。此外，添加一些神經(jīng)元轉(zhuǎn)錄因子ASCL1 和 MYT1L還可提高轉(zhuǎn)化率和轉(zhuǎn)化生成的神經(jīng)元的成熟度，但如果表達這些轉(zhuǎn)錄因子不表達miR-9/9*-124 的話是沒有效果的。該研究顯示涉及miR-9/9*-124的遺傳線路對神經(jīng)元命運決定有指導(dǎo)作用。