[发明专利]人星形胶质细胞重编程为神经元或类脑器官的组合物与方法

说明书

本发明属于生物技术领域，涉及一种人星形胶质细胞重编程为神经元或类脑器官的组合物与方法。高效地将人星形胶质细胞重编程为神经元的组合物包括能够实现OCT4过表达的物质，敲低细胞周期调节因子p53的物质，以及能够诱导人星形胶质细胞重编程为神经元的小分子药物，所述能够诱导人星形胶质细胞重编程为神经元的小分子药物选自以下四个小分子药物中的一种或几种：CHIR99021、SB431542、RepSox或Y27632。与现有技术相比，本发明结合两个基因的调控，同过大量筛选得到能高效重编程人星形胶质细胞为神经元和类脑器官的全新的小分子药物组合，并在人胚胎干细胞H9分化而来的星形胶质细胞和胶质瘤病人瘤旁组织的星形胶质细胞上验证了筛选得到的系统可靠性。

技术领域

本发明属于生物技术领域，尤其是涉及一种人星形胶质细胞重编程为神经元或类脑器官的组合物与方法。

背景技术

2017年，Stem Cell Reports在线发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所裴钢研究组的研究论文“Direct Generation of Human Neuronal Cells from AdultAstrocytes by Small Molecules”，报道了利用小分子化合物组合实现将成人星形胶质细胞直接转变为神经细胞的研究成果。

裴钢院士课题组利用6个小分子药物把人星形胶质细胞重编程为功能性神经元，图1为技术方案图。具体方案是：将人成体星形胶质细胞接种于经多聚赖氨酸预处理的星形胶质细胞生长培养基(AM)中。两天后细胞达到90％的密度，生长培养基更换为Neurobasal+1％B27+1％N2+BDNF(20ng/ml)+GDNF(20ng/ml)+IGF(20ng/ml)+Vc(0.2μM)+dibutyryl-cAMP(100μM)+laminin(1μg/ml)(称为NM培养基)。在此基础上，加入六个小分子药物0.5mMVPA(Calbiochem)、3μM Chir99021(Selleck)、1μM Repsox(Biovision)、10μM Forskolin(Cayman)、2μM i-BET151(MedChem Express)、10μM ISX-9(MedChem Express)进行神经元的诱导。含小分子药物的诱导培养基每4天更换一次，加药诱导时间为20天，在此过程中，必要时加入人星形胶质细胞以支持神经元成熟。这一诱导方法在第12天时就可以检测到MAP2和NEUN阳性的神经元。相比较起始细胞总量，诱导人星形胶质细胞重编程为神经元的效率为8％。这一诱导过程中并没有细胞增殖。

中国专利CN111073855A公开了诱导星形胶质细胞转分化为五羟色胺能神经元的方法及应用，发明揭示了利用不同转录因子组合在体外诱导星形胶质细胞直接重编程产生有功能的五羟色胺能神经元的方法，将得到的这些神经元移植到脑内能够存活。在应用转录因子的基础上加入化学小分子可以进一步提高产生五羟色胺能神经元的效率和成熟程度。利用该发明的方法产生的五羟色胺能神经元，可以用于神经再生，以及多种神经系统疾病的模拟和药物筛选。

尽管如上所述裴钢课题组的技术还是中国专利CN111073855A公开的技术可以重编程人星形胶质细胞为神经元，但是这种重编程方法对于中枢神经组织再生的应用上仍存在一些缺陷，比如：(1)星形胶质细胞被直接重编程为有丝分裂后神经元无法进行大量增殖，因此也就无法获得大量目的神经细胞；(2)这种重编程的细胞不具有自我组装形成人脑组织的能力，如类脑器官等；(3)这种重编程方法是2D系统，不具有3D脑组织结构和功能连接。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种人星形胶质细胞重编程为神经元或类脑器官的组合物与方法。

本申请的发明人通过大量的试验验证与机理研究发现，如上所述现有技术中存在的缺点是由于以下原因造成的：

1、某些信号通路或表观遗传修饰，只能重编程星形胶质细胞产生特定的神经元亚型，可塑性差。