转录因子ZEB1对成纤维细胞向神经元转分化过程的影响及其作用机制研究

Transdifferentiation is a process where one type of mature somatic cell transforms into another type of mature somatic cell. It has been found that forced expression of several defined transcription factors could convert fibroblasts to neurons, which may be directly used for the clinical therapy of degenerative diseases. The non-integration vector-adenovirus based transdifferentiation system is safer. However, remains very low. The transcriptional factor ZEB1 is well-known in the epithelial-mesenchymal-transition (EMT) program, and is induced in developing neurons in various parts of the central nervous system. Our previous data showed that ZEB1 was upregulated during transdifferentiation from MEF into neurons. ZEB1 overexpression in combination with ABN (Ascl1, Brn2, Ngn2) could greatly improve the transdifferentiation efficiency. This project sets out to investigate the neuron pattern, the electrophysiological characteristics, the integration ability with nervous systems in vivo and the molecular mechanism of ZEB1 in transdifferentiation, and further laying a solid theoretical foundation and potential candidate strategy for the treatment of neurodegenerative diseases.

转分化是指由一种类型的分化细胞转变成另一种类型分化细胞的现象。通过表达特定因子诱导的转分化途径，将成纤维细胞转变为神经元，将成为临床治疗神经退行性疾病潜在重要的细胞来源。目前使用非整合型腺病毒体系诱导转分化，效率较低。ZEB1是参与上皮-间质转化过程的重要转录因子，在神经系统的发育中具有重要作用。我们前期的结果显示，ZEB1在成纤维细胞转分化为神经元的过程中表达明显升高，在ABN（Ascl1，Brn2，Ngn2）三因子的基础上过表达ZEB1可以明显提高从成纤维细胞到神经元的转分化效率。本课题将分别从离体和在体水平对ZEB1过表达形成的神经元在形态结构、电生理水平，ZEB1分别与A、B或N组合诱导转分化，ZEB1单独过表达诱导转分化，转分化得到的神经元在体内同神经系统的整合能力等方面的研究，阐明ZEB1在转分化过程中的作用及其分子机制，进一步为神经退行性疾病的细胞移植治疗提供候选的靶标分子。

神经退行性疾病目前已成为人类健康的一大威胁，此类疾病多表现为神经元的病变或退化，进而引起患者感觉、运动或意识功能的障碍。目前，细胞替代疗法作为该类疾病治疗的可能性新途径已成为研究热点。细胞替代疗法是指通过细胞移植的方式，利用正常类型的细胞补充病变或退化了的细胞，从而改善细胞病变或退化所导致的功能失调。该疗法应用之前需要解决的一个关键问题是用于移植的理想细胞来源。因此，获得功能性神经元对于治疗神经退行性疾病具有重要意义。.本课题主要研究转录因子ZEB1在由胚胎干细胞（ESCs）向神经元分化，以及成纤维细胞向神经元转分化两套体系中的作用，寻找可以持续、高效获得神经细胞的新方法，用于神经退行性疾病的细胞替代治疗。.前期研究中，我们发现ZEB1在由ESCs向神经前体细胞的分化过程中高表达。通过CRISPR/Cas9敲除ZEB1明显抑制了ESCs向神经元分化，说明ZEB1在分化过程中的重要作用。在分化过程中过表达ZEB1不仅加快了分化神经元的成熟，而且能得到更多的兴奋性皮层神经元，可用于治疗特定的神经系统疾病。在转分化过程中，我们也发现了ZEB1在成纤维细胞转分化为神经元的过程中表达明显升高，在ABN（Ascl1，Brn2，Ngn2）三因子的基础上过表达ZEB1可以明显提高从成纤维细胞到神经元的转分化效率。我们分别从离体和在体水平对ZEB1过表达形成的神经元在形态结构、电生理水平，ZEB1分别与A、B或N组合诱导转分化，ZEB1单独过表达诱导转分化，转分化得到的神经元在体内同神经系统的整合能力等方面的研究，阐明ZEB1在转分化过程中的作用及其分子机制。.通过本研究，我们可以为临床治疗提供大量稳定可靠的细胞来源，为神经退行性疾病的细胞替代治疗提供重要的理论支撑和可能的候选方案。