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皮层神经发生：从实验室进展到细胞治疗的转化

Cortical Neurogenesis: Transitioning from Advances in the Laboratory to Cell-Based Therapies

我叫 Arnold Krickstein。我是加州大学旧金山分校再生医学研究所的所长，我的研究领域是发育神经生物学。具体而言，我们非常关注大脑皮层发育的早期阶段，一直在研究神经干细胞和前体细胞，探索它们如何产生神经元，以及这些神经元如何迁移并在发育中的大脑（尤其是皮层）中开始形成神经环路。在子宫内电穿孔技术的出现，我认为是SDO及其同事引入的一项具有变革性的技术，对于研究大脑发育的早期阶段具有重要意义，因为它使我们能够针对多种基因开展基因功能获得和功能缺失实验。该技术操作相对简单，只需将目标基因直接导入在早期皮层发育过程中生成神经元的神经干细胞和前体细胞中即可。该技术的核心步骤是：在胚胎期动物的脑室中注射质粒形式的DNA，然后施加短暂的电脉冲，使这些质粒进入脑室壁上的细胞，这些细胞即放射状胶质神经上皮细胞，它们随后会生成神经元，并最终产生胶质细胞。这包括使用短干扰RNA来下调或敲低特定基因的表达，或者直接过表达特定的基因产物。这两类实验均可观察对发育中大脑的互补效应。靶向分子几乎可以涵盖参与大脑发育早期阶段的任何分子，甚至包括突触发育或成熟阶段的相关分子。该技术的出现已经对发育中大脑的研究产生了重大影响，并有望在不久的将来产生更大的影响。衬在脑室壁上并最终生成大脑中所有神经元和胶质细胞的细胞，最初为神经上皮细胞。但在神经元开始发育的时期，这些细胞会转变为或开始转化为一种称为放射状胶质细胞的胶质细胞。它们与血管形成特化的连接，并引导新生神经元的迁移。在此期间，它们开始进行一系列有趣的、不同类型的分裂。它们会进行一种对称性的前体细胞分裂，每次分裂产生两个放射状胶质细胞，从而增加自身的数量。它们还会进行不对称的成神经分裂，即在每次细胞周期中分裂并自我更新，同时产生一个分化为神经元的子代细胞。但研究还发现，它们会进行一种非常有趣的第三种类型的分裂，这种分裂属于不对称分裂，其两个子代细胞彼此不同：其中一个为自我更新的放射状胶质细胞，另一个则转变为另一种类型的前体细胞。我们将这种细胞称为中间前体细胞，它会从脑室迁移出去，随后通常在另一个增殖区域——即脑室下区——进行分裂。子宫内电穿孔技术是一种便捷的方法，可在放射状胶质细胞进行不同类型分裂的阶段，将这些基因敲低或过表达的DNA导入其中。我们还使用了一种表达绿色荧光蛋白的逆转录病毒作为谱系标记物，通过将这种病毒标记物注射到相同发育阶段胚胎的脑室内，便可以追踪单个标记细胞在分裂并产生子代细胞克隆过程中的命运变化。随着时间推移，我们通过对脑片培养物进行延时成像，可以追踪这些细胞迁移至大脑皮层后的最终命运。尽管长期以来人们认为脑室区是发育中大脑神经发生的主要来源，但至少在胚胎期，脑室下区作为大量神经发生来源的重要性正日益受到重视。我们的研究发现，在脑室下区，中间前体细胞本身起源于脑室区的放射状胶质细胞，它们迁移至此，并以对称方式

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