新型分子标志物完成可猜测的帕金森病细胞医治后果，已签武艺转让协议

汹涌讯息记者 吕新文

据中科院脑封建与智能武艺出色创新中央微信群众号消息，6月15日，《The Journal of Clinical Investigation》期刊在线公布了题为《人类中脑多巴胺能神经细胞分化标志物猜测帕金森病细胞医治后果》的研讨论文。

在该研讨中，封建家们剖析了中脑多巴胺能神经分化的单细胞转录组图谱，发觉了中脑多巴胺能神经祖细胞的特异性外表卵白分子，并且使用它们来取得高纯度的目标供体细胞，完成安定且可猜测的帕金森病细胞医治后果。

该研讨由中国封建院脑封建与智能武艺出色创新中央（神经封建研讨所）、灵长类神经生物学重点实行室、上海脑封建与类脑研讨中央陈跃军研讨组完成。

举世疾病包袱（Global Burden of Disease）的统计数据体现，估计 2030 年举世将有约930万 帕金森病（Parkinson’s Disease，PD）患者，此中中国约有494万。帕金森病给患者本身带来极大痛楚，也给家庭和社会形成极重包袱。帕金森病主要是源于中脑黑质致密部多巴胺能神经元的退行性病变和丧失，形成了纹状体多巴胺含量明显性变小，从而惹起肌张力增高、活动缓慢、运动性震颤、和步态特别等活动功效停滞。临床上尚无治愈帕金森病的好效方案，现在的医治办法主要是对症医治，包含以左旋多巴为代表的药物医治和深部脑兴奋。但是药物医治只在早前阶段好效，而脑深部兴奋只实用于局部病人，随访本钱高，且会惹起烦闷症等反作用，因此急需开发新的医治战略和办法。

细胞交换疗法（细胞医治）被以为是有出息的PD医治战略。细胞医治经过移植外源神经细胞增补丧失的多巴胺能神经元，进而规复脑内多巴胺开释水平，挽救患者活动功效停滞。人多无能细胞，包含人胚胎干细胞和人诱导多无能细胞，可以经过体外分化产生可移植的中脑多巴胺能神经祖细胞，为细胞医治提供了多量的可再生的细胞资源。现在包含中，美，日，澳在内的很多国度相继展开了基于人多无能细胞武艺的PD细胞医治临床实验，但是仍旧有很多成绩必要处理。（1）体外分化取得的移植用供体细胞（donor cells）存在高度异质性；（2）供体细胞移植后，脑内移植物中的目标神经元（多巴胺能神经元）的比例通常较低（不凌驾10%）；（3）移植物的细胞构成未知。因此，怎样取得标准化的神经细胞产物，以确保移植后安定且可猜测的医治后果，仍旧是帕金森病细胞医治在临床上更广泛和更宁静使用面临的主要挑唆。

为了处理上述成绩，研讨者们起首绘制了人多无能细胞向中脑多巴胺能神经细胞分化的单细胞转录组图谱，发觉多巴胺能神经细胞的体外分化历程模仿了多个但相邻的人胎脑地区的发育历程，包含腹侧中脑、中脑-后脑界限（MHB，也称为峡部）和腹侧后脑，此中仅有局部腹侧中脑细胞可以进一步分化为中脑多巴胺能神经元，而别的脑区的细胞则主要分化为GABA能神经元、谷氨酸能神经元、活动神经元和5-羟色胺能神经元。这一后果表明了人多无能细胞向中脑多巴胺能神经细胞分化产生异质性细胞类群的缘故。

研讨者进一步重修了人中脑多巴胺能神经细胞的分化轨迹，发觉了代表早前或后期多巴胺能神经祖细胞的特异性外表卵白分子，CLSTN2和PTPRO，并且这些外表卵白分子可以用来猜测体外分化取得的异质性神经祖细胞群终末分化为中脑多巴胺能神经元的听从（图1A）。研讨者从异质性神经祖细胞群中分选富集了分散表达这些外表分子卵白的神经祖细胞，并移植到PD模子小鼠脑内，发觉分选的神经祖细胞移植后可产生高度富集的中脑多巴胺能神经元，比例可高达 80%，此中大局部（约90%）的多巴能神经元为黑质中脑多巴胺能神经元亚型-PD 患者脑内主要缺失的多巴胺能神经元亚型。移植物中的多巴胺能神经元可以整合到宿主环路并特异性支配宿主的背侧纹状体。进一步的研讨发觉，与未分选组比拟，分选组的多巴胺能神经细胞具有更高的医治效能，体现为对宿主纹状体更强的多巴胺能神经支配和只必要移植少数细胞（常规医治细胞剂量的10%）就可以到达医治后果（图1B）。

图1 |（A）经过对人类中脑多巴胺能体外分化历程举行时程单细胞转录组，剖析了培养物的细胞典范异质性，并找到新型多巴胺能祖细胞的外表分子标志物。（B）将未分选的神经祖细胞与标志物分选的神经祖细胞（CLSTN2+ 或 PTPRO+）移植到帕金森病小鼠模子中，经过举动学、电生理、构造学染色等伎俩评价移植后果。（C）经过剖解帕金森病小鼠脑中的移植物并举行单细胞转录组的分析，发觉新型标志物后的移植物具有安定可猜测的移植物后果，目标神经元（即中脑多巴胺能神经元）高度富集，非目标神经元大局部被剔除。

同时对移植物举行单细胞测序分析发觉，未分选组的移植物中中脑多巴胺能神经元比例低，且含有多品种型的非目标神经元，此中包含明白可以形成反作用的五-羟色胺能神经元。而分选组中中脑多巴胺能神经元被高度富集，非目标神经元典范大多被剔除（图2A）。同时，不同分子标志物分选的移植物具有高度一律的神经元构成（图2B），提示移植高度富集的多巴胺能神经祖细胞可以取得安定且可猜测的移植后果。

图2 |（A）未分选的祖细胞，CLSTN2+ 祖细胞和 PTPRO+ 祖细胞衍生的移植物，用人源细胞核（hN）和多巴胺能神经元标志物 TH 免疫染色的典范图以及移植物中 TH+ 神经元比例的量化。比例尺，100μm。（B）经过剖解帕金森病小鼠脑中的移植物并举行单细胞转录组的分析，发觉新型标志物后的移植物具有安定可猜测的移植物后果，目标神经元（即中脑多巴胺能神经元）高度富集，非目标神经元大局部被剔除。

该研讨绘制的体外分化和体内移植物的单细胞转录组图谱为中脑多巴胺能神经细胞分化历程中细胞异质性的产生和移植物中非目标细胞的泉源提供了更全盘的了解。同时研讨者创建了一种取得高度纯化的供体细胞的办法，这些供体细胞移植后可以取得安定且可猜测的细胞医治后果。这一研讨为完成更好效更宁静的帕金森病细胞交换疗法迈出了紧张的一步。

该研讨由脑智出色中央博士研讨生许培博、博士研讨生何慧与博士后高琴琴在陈跃军研讨员引导下完成，周盈盈、吴子彦、张晓、孙琳钰、胡港、管倩、游致文、章馨月、郑文安然复旦大学脑封建研讨院熊曼研讨员为本研讨提供了紧张协助，斯坦福大学Aaron Gitler传授和脑智中央梁智锋研讨员对论文修正给与了名贵发起。该研讨取得科技部、中科院、上海市、基金委的支持。该后果已哀求知识产权保护，并与第三方公司签署里程碑付款形式的武艺转让协议，协议总金额凌驾4000万元人民币。

责任编纂：汤宇兵 图片编纂：李晶昀

校正：栾梦