[發明專利]誘導星形膠質細胞轉分化為五羥色胺能神經元的方法及應用

在審

• 申請號: 201811221705.0
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN111073855A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 程樂平;韓素娥;王毅;劉月光;袁嘉成
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海生命科學研究院
• 主分類號: C12N5/10
• 分類號: C12N5/10;C12Q1/02;A61K35/30;A61P25/00;A61P25/28;A61P25/24;A61P25/18;A61P25/16
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳靜

本發明涉及誘導星形膠質細胞轉分化為五羥色胺能神經元的方法及應用。本發明揭示了利用不同轉錄因子組合在體外誘導星形膠質細胞直接重編程產生有功能的五羥色胺能神經元的方法，將得到的這些神經元移植到腦內能夠存活。在應用轉錄因子的基礎上加入化學小分子可以進一步提高產生五羥色胺能神經元的效率和成熟程度。利用本發明的方法產生的五羥色胺能神經元，可以用于神經再生，以及多種神經系統疾病的模擬和藥物篩選。

技術領域

本發明屬于生物技術領域，更具體地，本發明涉及誘導星形膠質細胞轉分化為五羥色胺能神經元的方法及應用。

背景技術

五羥色胺能神經元作為一類調制神經元，通過釋放神經遞質五羥色胺(5-Hydroxytryptamine，5-HT)，作用到多個不同的腦區，在中樞神經系統中發揮重要的調節功能。大量的研究表明，五羥色胺(5-HT)能神經元的功能與多種行為具有相關性，疼痛感覺、性取向、睡眠及周期節律、攝食以及多種情緒行為都涉及到五羥色胺能神經系統的功能。并且，一系列精神類疾病與五羥色胺能神經元功能異常有密切的聯系，包括抑郁、焦慮、強迫癥、精神分裂、孤獨癥和藥物成癮等。

五羥色胺能神經元的功能與精神疾病的關系比較流行的假說指出，在發育關鍵期這些五羥色胺能神經元分泌的5-HT過多或過少造成遞質失衡，進而影響了中樞神經系統環路的形成，最終導致其對于精神異常敏感性增強。

人為地對Sert、Tph2或Htr1a基因進行改造改變其表達水平能夠在小鼠上引起非正常情緒及壓力相關行為。很多與精神類疾病相關的變異影響了突觸前五羥色胺信號，從而改變了全腦5-HT的水平。如Sert突變通過影響Sert蛋白的轉運和活性影響5-HT能神經元，因此選擇性五羥色胺再攝取抑制劑(SSRIs)常作為抑郁相關疾病的臨床藥物，增加患者腦內5-HT的遞質水平。

5-HT在孤獨癥(autism spectrum disorder，ASD)中的作用可以通過腦成像和生物標志分子方法進行檢測。成像結果顯示，正常兒童在兩歲時腦內5-HT合成能力處于頂峰，而同齡的孤獨癥兒童腦內的5-HT合成水平卻檢測不到。藥理實驗中，化合物作用到5-HT2受體或使用SSRIs可以減少ASD兒童的攻擊行為和重復刻板行為，從而有效地改善社交意識增加接觸。

5-HT能神經元參與多種情緒行為的調節，比如焦慮和恐懼行為。恐懼相關的通路通過傳入和傳出杏仁核的通路傳遞信息，而從丘腦和皮層投射到杏仁核的通路，輸入信息在杏仁核內部環路中進行處理，最后直接輸出到海馬、腦干、下丘腦等區域。研究表明通過光遺傳和化學遺傳方法激活DRN的5-HT能神經元，會引起小鼠的焦慮和恐懼行為。5-HT能夠促進杏仁核相關腦區環路。另外，5-HT的輸入主要是通過受體的行為進行精確調控。對焦慮的影響涉及從背側中縫核5-HT能神經元到終紋床核(BNST)的投射。將BNST的5-HT2C受體急性暴露于SSRIs會增加腹側被蓋區VTA和下丘腦外側區LH的抑制作用，引起厭惡行為。這就解釋了為什么在抑郁癥患者服用SSRIs藥物早期會產生更加焦慮的癥狀，病情加重。與5-HT能神經元遞質失衡相關的精神類疾病較多，致病原因復雜，目前的臨床藥物作用有限且常有副作用。因此，以細胞重編程或在體轉分化技術進行細胞治療將成為未來可能的選擇。

2010年Vierbuchen和同事使用三個轉錄因子ABM(Ascl1、Brn2、Myt1l)誘導成纖維細胞重編程產生神經元(iNs)。早期一系列的研究表明，重編程可以產生多種類型的神經元，包括谷氨酸能神經元、γ-氨基丁酸能神經元、多巴胺能神經元、膽堿能神經元等。最近的研究也從人的成纖維細胞誘導得到五羥色胺能神經元。但是在體外誘導得到的五羥色胺能神經元是否具有正常的生理功能，能否形成神經網絡仍不清楚。

星形膠質細胞與神經元譜系相近，并且在全腦中廣泛存在。因此，以星形膠質細胞作為起始細胞在體誘導產生功能性的五羥色胺能神經元，對于研究五羥色胺能神經元在相關疾病與神經調節系統中的作用具有潛在的意義。然而，本領域技術人員至今尚未成功地以星形膠質細胞為起始細胞，誘導產生功能性的五羥色胺能神經元。

發明內容