星形胶质细胞在机械损伤后释放活性分子诱导其逆分化为神经干细胞的分子机制

既往的体内研究发现星形胶质细胞（AS）在损伤条件下能够表达nestin且呈现NSC特性，其发生机理尚不清楚。我们在以前的基础上研究也发现体外培养的AS机械损伤后,损伤区和非损伤区的AS都出现了广泛的nestin表达,应用其上清培养正常的AS,也有同样的现象发生。这些表达nestin的AS能够产生具有多分化潜能的NSC。结果证明AS发生逆分化可能与机械损伤释放的分子量为50-70kd某种活性分子密切相关。本项目拟采用细胞培养技术建立体外的损伤模型，利用形态学、电生理学、细胞和分子生物学技术来对这种活性分子进行分析，探讨AS在损伤条件下释放的这种活性分子对AS逆向分化为NSC的影响，并进一步揭示诱使AS逆分化的这种活性分子作用机理。该研究有望为AS逆分化为NSC的分子机制提供理论依据，对临床上拟采用采用自体AS逆分化的NSC治疗神经损伤及退变性疾病有重要指导意义。

神经干细胞（neural stell cells, NSCs）是目前被认为细胞移植治疗中枢神经损伤和神经退变性最具有应用前景的细胞，但是NSCs来源，移植后的排异反应以及伦理等方面的问题又面临着巨大的挑战，于是寻求理想的干细胞库就显得尤为重要。研究发现星形胶质细胞（astrocyte, AST）在中枢神经损伤后能够表达NSCs的标志性蛋白nestin，提示AST可能不再是分化终末细胞，有去分化潜能，而且这种潜能与周围微环境某些活性分子诱导作用密切相关。本项目在先前体内研究的基础上采用细胞培养技术建立体外AST损伤的细胞模型，发现AST在机械划伤后能够表达nestin, 而且随损伤时间的延长AST自身的标志性蛋白GFAP不断下调，而nestin不断上调，值得注意的是周围正常的AST也表达nestin。用NSCs条件培养基对这些细胞进行培养能产生神经球且能自我更新以及再分化成神经元和神经胶质细胞。提示AST有去分化为NSCs的潜能。为了进一步证明AST发生逆分化是否由损伤AST释放某些活性分子引起，我们用AST损伤的条件培养基培养正常的AST，也同样的现象发生，提示损伤后的AST释放某些活性分子能够诱导AST发生逆分化。于是进一步用分子生物学以及蛋白组学的技术对这些活性分子进行分析和筛选，研究结果证明：损伤后的AST能够释放许多分子，这些分子能够协同作用诱使AST发生逆分化反应，其中SHH和FGF4在AST逆分化反应过程中起了关键性作用。这两种分子能够调控下游与分化相关的细胞周期蛋白CyclinD1以及细胞周期退出调控转录因子Nolz1的表达,使AST逐渐获得NSCs的表型（能够表达nestin, CD133, PAX6以及SOX2等）及自我更新的能力和多分化潜能。而AST自身表型逐渐丧失（GFAP和S100）。在本研究我们还发现，AST具有异质性，它们的去分化潜能不同，有些能够分化成为中间过渡类型的神经前体细胞，这些细胞只能分化成AST和少突胶质细胞。而另一些去分化的能力较强能够分化成干性很强的NSCs，经过诱导进一步分化为神经元和神经胶质。其次本研究还发现脊髓源性的这些AST还可以被诱导成为放射状胶质细胞，可再分化为神经元和神经胶质细胞。目前这一研究为临床上你采有自体AST移植治疗神经损伤实现功能恢复提供思路。目前的研究结果已经发表相关的SCI文章7篇。