Life Med | 景乃禾/岳春梅/舒友生揭示人源神经干细胞在非人灵长类脑内的长期存活和功能成熟

近年来，随着干细胞和重编程技术的发展，使得从人体细胞中诱导建立神经干细胞/祖细胞（human induced neural stem/progenitor cells, iNPCs）成为可能，从而为神经退行性疾病的细胞替代治疗提供了一种极具应用前景的供体细胞。景乃禾课题组前期研究，将人源iNPCs移植到了阿尔兹海默症(Alzheimer’s Disease, AD)小鼠的脑中，并详细地分析了人源iNPCs在宿主脑中的存活、分化、成熟、迁移和功能性整合，证实了人源iNPCs可以显著的提高AD小鼠的认知功能，并在细胞水平揭示了其作用机制（Zhang et al., 2019）。然而，人源神经干细胞在非人灵长类动物脑内移植的报道很少，移植的人源神经干细胞在非人灵长类脑内的详细分析也非常有限，在很大程度上限制了其作为供体细胞在细胞替代治疗策略中的应用。

近日，广州实验室/生物岛实验室/中科院分子细胞科学卓越创新中心景乃禾课题组、西交利物浦大学岳春梅课题组与复旦大学舒友生课题组合作在Life Medicine杂志在线发表了题为The long-term survival and functional maturation of human iNPC-derived neurons in the basal forebrain of cynomolgus monkeys的研究论文，揭示了移植的人源iNPCs在成年非人灵长类动物食蟹猴脑内的长期存活，并发育分化为功能成熟的神经元。

研究人员通过优化直接重编程技术（direct reprogramming），从健康成人外周血的单核细胞中建立了非整合的iNPCs。将绿色荧光蛋白标记的人源iNPCs通过脑立体定向手术双侧移植到成年食蟹猴的基底前脑。12个月后，研究人员观察到绿色的人源细胞在食蟹猴脑内健康存活和功能分化。

人源iNPCs在食蟹猴脑内的存活

进一步鉴定发现人源iNPCs主要分化为神经元，少部分分化为星形胶质细胞。并且，随着时间的增长，神经元和星形胶质细胞逐渐分化成熟。相应的，移植iNPCs在食蟹猴脑内逐渐丧失增殖能力，提示人源iNPCs作为供体细胞的安全性。

通过膜片钳检测猴脑中人源神经元的电生理活动是评估其在宿主脑中功能成熟的金标准。但是，在成年动物，尤其是成年非人灵长类动物的脑片中进行全细胞记录的难度很大，迄今还未见有类似的报道。本项研究成功的在接受细胞移植10个月的成年食蟹猴脑片上，记录到了人源神经元的电生理特性。重复动作电位的产生提示，人源iNPCs分化来的神经元具有与成熟神经元相当的膜特性。兴奋性突触后电位和兴奋性突触后电流的自发产生，提示人源神经元形成了功能性突触。这些电生理结果说明，移植人源iNPCs分化来的神经元在猴脑内可以快速功能成熟，并整合入宿主脑内的局部神经环路中。

食蟹猴脑内人源iNPCs分化来的神经元的电生理特性

总之，这项研究深入分析了人源iNPCs在非人灵长类动物脑内的存活、分化、成熟和功能，从而为开发安全有效的、基于人源神经干细胞的细胞替代治疗策略的建立，及其在神经退行性疾病治疗中的应用提供了宝贵的线索。

广州实验室/生物岛实验室/中科院分子细胞科学卓越创新中心景乃禾研究员、西交利物浦大学岳春梅副教授和复旦大学舒友生教授为该论文共同通讯作者，广州实验室/生物岛实验室博士后封素博士、上海市第一人民医院张婷博士和复旦大学柯蔚博士为该论文共同第一作者，海南大学岳峰教授和广西医科大学谭国鹤教授对本研究提供了大力帮助。本研究得到中科院战略性先导科技专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金委项目等的支持。

参考文献：

Feng S, Zhang T, Ke W, Xiao Y, Guo Z, Lu C, Li S, Guo Z, Liu Y, Tan G, Chen Y, Yue F, Shu Y, Yue C, Jing N. The long-term survival and functional maturation of human iNPC-derived neurons in the basal forebrain of cynomolgus monkeys. Life Medicine. 2022. DOI: 10.1093/lifemedi/lnac008.

Zhang T, Ke W, Zhou X, Qian Y, Feng S, Wang R, Cui G, Tao R, Guo W, Duan Y, Zhang X, Cao X, Shu Y, Yue C, Jing N. Human neural stem cells reinforce hippocampal synaptic network and rescue cognitive deficits in a mouse model of Alzheimer’s Disease. Stem Cell Reports. 2019. 13(6):1022-1037. DOI: 10.1016/j.stemcr.2019.10.012.

原文链接：https://doi.org/10.1093/lifemedi/lnac008

作者简介

景乃禾

广州实验室

1982年毕业于南京大学，1988年获中国科学院上海生物化学研究所博士学位。1989-1991年在日本理化学研究所从事博士后研究，1996-1997年在德国马普生物物理化学研究所进行合作研究。2000年任中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所研究员。2021年任广州实验室研究员。主要研究领域为：小鼠早期胚胎发育过程中三胚层分化的细胞谱系及其调控机制；阿尔茨海默病非人灵长类动物模型的建立及其干细胞治疗探索。获得2014年度上海市自然科学一等奖，入选2019年度中国生命科学十大进展。

岳春梅

西交利物浦大学理学院生物科学系

浙江大学生命科学学院遗传学硕士，北京协和医科大学肿瘤学博士学位，2004-2009年在美国国立健康研究院从事博士后研究，2009年加入中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所景乃禾课题组任副研究员，2020年加入西交利物浦大学理学院生物科学系任副教授、课题组组长。主要研究方向是基于人源神经干细胞的阿尔兹海默症的细胞替代治疗研究和阿尔兹海默症疾病模型的建立，后者主要包括基于病人iPSC的细胞模型的建立和基于非人灵长类的大动物模型建立。

舒友生

复旦大学脑科学转化研究院

中科院上海脑研究所神经生物学博士。1999－2006年，在美国耶鲁大学麻醉学系和神经生物学系从事博士后研究。2006－2013年，中科院神经科学研究所，研究员。2013－2020年，北京师范大学脑与认知科学研究院、认知神经科学与学习国家重点实验室，教授。2020年至今，复旦大学脑科学转化研究院、医学神经生物学国家重点实验室，教授。获国家杰出青年基金、中科院“百人计划”等项目的资助。长期致力于从神经元兴奋性和神经环路电活动调控的角度阐明正常脑功能的机制和脑疾病的发病机理，探索针对不同脑疾病的神经调控治疗策略。

封素

生物岛实验室/广州实验室基础研究部

2020年博士毕业于中国科学院分子细胞卓越创新中心，师从景乃禾研究员。毕业后在广州实验室/生物岛实验室从事博士后研究，主要研究方向为利用非人灵长类动物建立阿尔茨海默病模型，并在非人灵长类动物中探索细胞替代治疗的应用研究。

张婷

上海市第一人民医院

2003年本科毕业于武汉大学，2010年获中国科学院上海生化细胞所获博士学位。2011年至2018年在中国科学院上海生化细胞所任助理研究员，主要从事运用神经干细胞治疗阿尔兹海默病的相关研究。2019年任职于上海市第一人民医院，目前从事老年性黄斑变性机制研究和干细胞在视网膜病变中的应用研究及临床转化。

柯蔚

复旦大学脑科学转化研究院

2014年本科毕业于首都医科大学，2020年博士毕业于北京师范大学，现为复旦大学脑科学转化研究院舒友生教授实验室博士后。主要利用离体脑片电生理结合神经环路、动物行为等手段研究神经元上表达的离子通道特性及其生理功能。2021年获中国博士后科学基金第70批面上项目一等资助。

制版：陆小炮

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