Cell子刊：长期选择性刺激移植的神经干/祖细胞可改善运动功能本文由brainnews脑科学世界团队

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由于再生能力有限，脊髓损伤（SCI）可导致永久性神经功能丧失。
SCI的主要病理机制包括神经传导和神经支配失败等。为了解决这些病理学问题，研究人员开发细胞移植疗法作为一种有希望的治疗方法，以替代受损的神经组织并重新连接神经回路。
研究证明，人类诱导多能干细胞衍生的神经干细胞/祖细胞（hiPSCNS/PCs）可以改善啮齿动物和灵长类SCI模型的运动功能。
因此，来自日本庆应义孰大学医学院的研究团队研究了移植hiPSCNS/PCs的活性增强如何影响移植细胞本身和宿主组织。作者发现hiPSC衍生神经细胞的化学遗传刺激在体外增强了细胞活性和神经元间的相互作用，强调了宿主组织与hiPSC-NS/PC移植物产生的神经元之间突触形成的重要性。

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【Cell子刊：长期选择性刺激移植的神经干/祖细胞可改善运动功能】在SCI啮齿动物模型中，对移植的hiPSCNS/PCs进行连续和选择性的化学基因刺激也能增强周围宿主组织中突触相关基因和蛋白的表达，防止受损脊髓萎缩，从而改善运动功能。这些发现提供了一种增强移植物内活性的策略，提高了细胞移植治疗SCI的疗效。
突触前后神经元首先接收来自多个突触前伙伴神经元的未成熟突触输入，具有更高活性的突触被保留以形成成熟的突触，而活性较低的突触则被消除。
在SCI的细胞替代疗法中，移植的hiPSCNS/PC主要分化为神经元，它们通过与周围环境相互作用形成突触连接而成熟，这是一个类似于神经发育的过程。这种突触联系可以被认为是通过增强移植细胞中的神经元活性而得到加强的。然而，提高移植hiPSC-NS/PCs的活性是否能在受损脊髓中产生良好的功能结果尚不清楚。
研究结果
作者假设SCI后移植细胞的连续激活将增强宿主和移植神经元之间的突触传递，从而改善共运动功能。对于移植细胞的选择性和连续激活，使用了化学发生受体hM3Dq（一种专门由设计药物（DEARDS）激活的设计受体）。
首先，建立了CAG-hM3Dq-mCherry和CAG-mCherry慢病毒载体，感染414C2hiPSCNS/PC衍生的神经细胞（hM3Dq神经细胞），与对照组相比， CNO（氯氮平N-氧化物）处理后Ca2+荧光信号强度显著增强，对照细胞中的荧光信号强度相对稳定。
数据表明，慢病毒转导的hM3Dq神经细胞在CNO治疗后提高了细胞内Ca2+浓度，而CNO本身在没有hM3Dq的情况下并没有提高Ca2+浓度。
CNO处理hM3Dq神经细胞可增强二聚体早期基因表达并激活邻近的非神经元细胞，低浓度下不会产生细胞毒性
通过评估早期基因（IEG）表达，证实CNO诱导Ca2+升高后hM3Dq神经细胞活性增加。与载体处理组相比， CNO处理组的相对基因表达水平升高（图1A）。各种IEG的分层聚类热图显示CNO-和生理盐水治疗组的聚类以及CNO组中每个IEG的表达增强（图1B），这些数据表明慢病毒诱导的hM3Dq神经细胞在CNO诱导Ca2+升高后被激活。
共同培养hM3Dq神经细胞和hM3Dq阴性/jGCaMP7f阳性神经元，结果表明， jGCaMP7f阳性神经元通过与激活的hM3Dq神经细胞的连接通过突触传递被激活。因此， CNO激活hM3Dq神经细胞可刺激相邻神经元并增强神经元间的相互作用，并且低浓度CNO处理和随后Ca2+升高对hM3Dq神经细胞没有细胞毒性。

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图1在低浓度下， CNO处理hM3Dq神经细胞可增强IEG表达并激活邻近的非hM3Dq神经元，而不会引起细胞毒性