[發(fā)明專利]誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞直接向神經(jīng)元轉(zhuǎn)分化的組合物及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910541990.2
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110396500B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴建武;楊亞明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所
• 主分類號: C12N5/0793
• 分類號: C12N5/0793;A61K35/30;A61P25/28
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 商秀玲

本發(fā)明涉及神經(jīng)發(fā)育技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞直接向神經(jīng)元轉(zhuǎn)分化的組合物及其應(yīng)用。本發(fā)明提供用于誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞直接向神經(jīng)元轉(zhuǎn)分化的組合物，其包括組合物A和/或組合物B，其中，組合物A包括CHIR99021、LDN193189、RG108、Dorsomorphin、P7C3?A20、A83?01和ISX9；組合物B包括Forskolin、Y27632、DAPT、PD0325901、Purmorphamine和P7C3?A20。本發(fā)明提供的組合物能夠顯著提高成纖維細(xì)胞向神經(jīng)元的直接轉(zhuǎn)分化的效率，為解決神經(jīng)退行性疾病移植治療的細(xì)胞來源問題提供了有效途徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及神經(jīng)發(fā)育技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞直接向神經(jīng)元轉(zhuǎn)分化的組合物及其應(yīng)用，以及誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞直接向神經(jīng)元轉(zhuǎn)分化的方法。

背景技術(shù)

神經(jīng)退行性疾病(Neurodegenerative disease)是一類由大腦或者脊髓神經(jīng)元損失或者缺失而引起的精神疾病。退行性疾病會隨著時間的推移而惡化，最終將會導(dǎo)致神經(jīng)性功能障礙。神經(jīng)退行性疾病主要包括肌萎縮側(cè)索硬化癥、亨廷頓病、帕金森、阿爾茨海默病等。雖然這類疾病的病變部位及病因各不相同，但神經(jīng)細(xì)胞退行性病變是它們的共同點。多年來，由于腦功能的復(fù)雜性，這類疾病的治療一直是個難題。

減緩神經(jīng)退行性疾病癥狀的主要方式為藥物治療，但是針對不同病癥的藥物治療靶向性較差。而通過移植神經(jīng)元或者神經(jīng)干細(xì)胞到病變?nèi)笔Р课坏募?xì)胞療法是目前治療神經(jīng)退行性疾病重要方法之一。利用神經(jīng)細(xì)胞對神經(jīng)退行性疾病進(jìn)行替代治療的設(shè)想開始于局限性病變?nèi)缗两鹕?、亨庭頓病等，并在實驗中取得了較為理想的效果。大量動物實驗顯示，通過神經(jīng)細(xì)胞移植可以部分修復(fù)或替代缺損的神經(jīng)元，部分恢復(fù)其功能和促進(jìn)腦的自我修復(fù)。神經(jīng)細(xì)胞植入腦區(qū)后可以存活，能遷移到不同部位，可部分重建神經(jīng)環(huán)路和功能。但神經(jīng)細(xì)胞移植也存在著很多問題，例如細(xì)胞的大量來源問題、排異反應(yīng)以及倫理道德等問題，而細(xì)胞重編程技術(shù)的出現(xiàn)為解決這些難題帶來無限希望。

2006年，日本Yamanaka研究組首次通過過表達(dá)4個轉(zhuǎn)錄因子Oct3/4、Sox2、Klf4和c-Myc并運用逆轉(zhuǎn)錄病毒感染技術(shù)，成功地將小鼠成纖維細(xì)胞重編程為胚胎干細(xì)胞樣細(xì)胞，并命名為誘導(dǎo)多潛能干細(xì)胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)。但是多能干細(xì)胞向神經(jīng)元細(xì)胞或者其他發(fā)育末端細(xì)胞的分化過程需要復(fù)雜的調(diào)控手段并且時間相對漫長。隨著細(xì)胞重編程技術(shù)的出現(xiàn)，更多研究結(jié)果表明，通過終末分化細(xì)胞的組織特異性轉(zhuǎn)錄因子的過表達(dá)，起始細(xì)胞可以直接跨過多潛能的狀態(tài)直接轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓纳窠?jīng)元細(xì)胞。

直接轉(zhuǎn)分化降低了體外操作的復(fù)雜性，相當(dāng)程度上規(guī)避了分化細(xì)胞倒退回多潛能狀態(tài)帶來的風(fēng)險，如成瘤性。然而成熟細(xì)胞擴增能力有限，難以獲得臨床所需的足夠的細(xì)胞數(shù)量，影響了這項技術(shù)的臨床應(yīng)用價值。很多研究表明，小分子化合物可以增加轉(zhuǎn)分化的效率并促進(jìn)發(fā)育的進(jìn)程，而且小分子化合物種類繁多，能夠代替多種發(fā)育相關(guān)的調(diào)控因子，并且價格低廉，在劑量和給藥時間上都能夠輕易控制和操作，所以小分子化合物成為提高轉(zhuǎn)分化效率的首要候選者。

2015年，國內(nèi)外有三個研究小組分別發(fā)現(xiàn)小分子化合物可誘導(dǎo)小鼠胚胎成纖維細(xì)胞、人皮膚成纖維細(xì)胞以及人大腦星形膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化成神經(jīng)元。雖然人源星形膠質(zhì)細(xì)胞向神經(jīng)元轉(zhuǎn)分化效率達(dá)到80％以上，但是其主要存在于大腦和脊髓中，在來源獲取上具有一定的難度；而來源相對容易獲得的人皮膚成纖維細(xì)胞在小分子化合物的誘導(dǎo)下神經(jīng)元轉(zhuǎn)分化效率在4％～10％之間，極大的限制了其在臨床應(yīng)用中的治療潛能。所以如何通過來源相對容易的人皮膚成纖維細(xì)胞，并且以一種非基因整合的、快速高效的方式將其轉(zhuǎn)分化為神經(jīng)元，成為急需解決的科學(xué)問題。本發(fā)明通過對多種小分子化合物及其組合進(jìn)行篩選，發(fā)現(xiàn)了可以誘導(dǎo)胚胎成纖維細(xì)胞向神經(jīng)元高效轉(zhuǎn)變的小分子化合物組合，為通過移植神經(jīng)元治療神經(jīng)退行性疾病的細(xì)胞來源問題的解決提供了有效方法。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供能夠高效誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞直接向神經(jīng)元轉(zhuǎn)分化的組合物以及誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞直接向神經(jīng)元轉(zhuǎn)分化的方法。