暨南大学开发新型神经再生术

来源：生物通

前宾夕法尼亚州立大学Verne M. Willaman主任教授、现暨南大学教授、粤港澳神经再生研究院研究员陈功博士领导的脑损伤机制与干预研究团队在《Nature Communications》发表文章，他们开发的一种基因疗法在亨廷顿病小鼠模型中再生了功能性新神经元。陈博士团队进一步报告指出，该转化可在非人类灵长类动物大脑中成功复制。

前宾夕法尼亚州立大学Verne M. Willaman主任教授、现暨南大学教授、粤港澳神经再生研究院研究员陈功博士领导的脑损伤机制与干预研究团队在《Nature Communications》发表文章，他们开发的一种基因疗法在亨廷顿病小鼠模型中再生了功能性新神经元。陈博士团队进一步报告指出，该转化可在非人类灵长类动物大脑中成功复制。

亨廷顿病（Huntington's disease，HD）是一种罕见的常染色体显性遗传疾病，其特征是全身肌肉不受控制地运动，好似舞蹈样动作。晚期，病人失去所有行动能力，并出现认知功能下降甚至痴呆。

HD由亨廷顿蛋白（Huntingtin，Htt）基因突变引起，该突变导致纹状体GABA能神经元丢失和运动功能丧失。

新方法是通过AAV介导的NeuroD1和Dlx2转录因子异位表达将R6/2和YAC128 HD小鼠模型的纹状体星形胶质细胞重新编程为GABA能神经元的体内细胞转化技术。

文中纹状体中星形胶质细胞向神经元（AtN）的转化率达到了80%，其中50%以上为DARPP32+中等棘状神经元。这些神经元表现出动作电位和突触事件，并以时间依赖的方式将轴突投射到靶向苍白球和黑质。行为学分析发现，经NeuroD1和Dlx2处理的R6/2小鼠的寿命显著延长，运动功能明显改善。这项研究表明，体内AtN转化可能是治疗HD和其他神经退行性疾病的一种疾病修饰基因疗法。（基底核是位于大脑半球深处的一组神经元，包括纹状体和相关组成。纹状体是最大的基底核群，由尾状核、壳核、伏隔核和苍白球组成。尾状核、壳核、伏隔核为输入核，苍白球为输出核。基底核的病变可导致多种运动和认知障碍，包括帕金森氏症和亨廷顿氏症等。）

“我们正在开发一系列基于NeuroD1的基因疗法，目的是将大脑里的胶质细胞直接重新编程为功能性的新神经元，以治疗各种大脑疾病，包括亨廷顿病、阿尔茨海默病、中风、肌萎缩侧索硬化症等，”陈博士说。“我们大脑中每一个神经元都被支持性的胶质细胞包围，因此从神经再生效率方面来看，这种直接的胶质细胞-神经元转化技术优于干细胞移植疗法，无需担心免疫排斥反应。

作为在小鼠脑内过度表达神经转录因子，利用脑内胶质细胞进行体内再生功能性新神经元的先驱之一，陈功博士团队先前已经证明，小鼠大脑中NeuroD1（神经源性分化因子1）的表达可以直接将皮质星形胶质细胞（胶质细胞的一个亚型）转化为功能性神经元（Guo et al., Cell Stem Cell, 2014/ Chen et al., Molecular Therapy, 2019/ Zhang et al., BioRxiv, 2018）。

最近，研究小组进一步报告证明，这种直接的星形胶质细胞到神经元的转化可在非人类灵长类大脑中被成功复制（Ge et al., BioRxiv, 2019）。

NeuroD1诱导生成的神经元主要是占人脑神经元总数80%以上的谷氨酸能神经元，它们是大脑活动的主要驱动力。相反，HD是由GABA能神经元变性引起的，GABA能神经元是一种抑制性神经元，占纹状体神经元的90%以上。为了再生GABA能神经元，研究团队创造性地将NeuroD1与另一种转录因子Dlx2结合，在HD小鼠中成功地将纹状体星形胶质细胞转化为GABA能神经元。（已知Dlx2可以促进大脑发育早期产生GABA能神经元）

本文第一作者吴政博士说，腺相关病毒（AAV）载体已被FDA批准作为一种常见的基因治疗载体用于许多临床试验。我们基于AAV载体开发了一种有潜力的HD治疗方法。

本文，在HD小鼠模型中，80%被AAV感染的纹状体星形胶质细胞直接转化为GABA能神经元，其余的星形胶质细胞可以增殖以补充自身。基本上所有新生神经元都具有电生理功能，能与其他神经元形成突触连接，并能够将轴突投射到正确的靶区，这表明它们已经整合入了大脑回路。

陈博士说，这项研究最令人兴奋一点是，经过基因治疗后的HD小鼠的运动功能显著恢复，寿命显著延长。

“新型再生基因治疗方法不同于传统的基因治疗，后者往往通过纠正基因突变或减少突变基因产物来靶向突变基因，例如减少HD患者的mHtt聚集，”陈博士说。“减少mHtt聚集也许能减缓早期疾病进展，但不能为晚期患者带来新生神经元。因此，理想的方法是将我们的神经再生技术与基因修正技术结合起来，从而产生健康的新神经元，”陈博士总结说。

参考文献：

Gene therapy conversion of striatal astrocytes into GABAergic neurons in mouse models of Huntington’s disease