《Cell》《Neuron》华人团队两篇文章驳斥:2019年“突破性成果”被证明不仅无效,反而有害!
2021-12-08   阅读:644   来源:Neuron

   

   

图:NeuroD1诱导小胶质细胞凋亡,但不能诱导小胶质细胞到神经元的跨谱系重编程

小胶质细胞是中枢神经系统的主要防御线:免疫细胞倾向于并处理有害废物,受损的神经元,侵入性病原体设法跨越血脑屏障等等。虽然神经元的再生能力有限,但小胶质细胞可以在严重损伤后恢复到原来的数量,这使它们成为实验性诱导神经元生长的潜在理想源。

2019年,日本研究人员在《Neuron》杂志上发表了突破性成果,详细介绍了参与细胞分化的蛋白质NeuroD1如何诱导小胶质细胞成为新的神经元。现在,中国的研究人员发现,NeuroD1不仅不能诱导小胶质细胞向神经元转化,而且该蛋白还能诱导小胶质细胞死亡。他们于12月6日在《Neuron》杂志上发表了他们的研究结果。

由复旦大学转化脑研究所教授Bo Peng领导的研究小组,派出人员调查支持这一原始发现的分子机制,因为小胶质细胞和神经元来自不同的细胞谱系。

Peng说:“这一发现出乎意料,而且引起了激烈的争论,因为目前还不清楚NeuroD1能在多大程度上对小胶质细胞进行跨谱系重编程,从髓系谱系到神经元,神经外胚层谱系。在这项研究中,我们意外地发现,NeuroD1不能将小胶质细胞转化为神经元。相反,NeuroD1会诱导小胶质细胞死亡。”

研究人员采用严格的谱系追踪方案来跟踪小鼠的细胞分化进程,并监测慢病毒载体(一种用于将NeuroD1携带到中枢神经系统的无害病毒)对这一过程的影响。他们通过活细胞成像和药理学方法验证了他们的观察结果。

“令人失望的是,我们的结果并不支持‘小胶质细胞到神经元的转换’,”Peng说。“相反,我们的数据强烈表明,之前观察到的转换实际上是由于病毒泄漏的实验伪制品。”

Peng说,假设的发现可能是由于NeuroD1的实际作用:触发小胶质细胞死亡。神经元不受NeuroD1的影响,所以它们的数量会保持不变,而小胶质细胞的数量会减少。然而,由于小胶质细胞纯度低和病毒泄漏,在小胶质细胞减少的同时,非小胶质细胞增加,从而得出小胶质细胞在体外向神经元转化的结论。

“所有伟大和惊人的发现都必须用最严格的证据来证明,”Peng说。“小胶质细胞到神经元的转换应该遵循三个原则来验证:1)明确的基于小胶质细胞的谱系追踪和缺乏慢病毒泄漏,以及精心设计的控制;2)清晰的活细胞成像,显示单个小胶质细胞如何转化为神经元;3)在小胶质细胞衰竭时,应该没有或很少有小胶质细胞转化的神经元。”

Peng解释说,最后一点似乎在原始论文中得到了支持,但当他的团队重复实验时,他们发现即使98.9%的小胶质细胞被杀死,仍能观察到大量“小胶质细胞转化的神经元”。这一发现表明,转换的神经元是错误标记的细胞,而不是期望的神经元。

根据Peng的说法,虽然NeuroD1可能不能促进小胶质细胞到神经元的转换,但它可能是小胶质细胞移植的一个有用工具。在一些疾病和损伤中,小胶质细胞可能变得低效或死亡,但它们可以被供体的小胶质细胞取代。然而,如果移植的小胶质细胞过度聚集或机体对它们反应不佳,就会成为一个问题。

Peng说:“我们认为,诱导小胶质细胞死亡的NeuroD1可以在移植的小胶质细胞失去控制或它们变得具有致病性时起到‘关闭’控制的作用。”

研究人员计划继续研究NeuroD1的使用,以及潜在的细胞转化。

以前的研究表明,NeuroD1诱导星形胶质细胞向神经元转化。然而,UTSW的Chun-Li Zhang最近领导的研究表明,NeuroD1诱导的星形胶质细胞到神经元的转换也是病毒泄漏的实验伪制品(Wang et al., 2021, Cell)。这两篇论文都在9月被接受,讨论了对NeuroD1诱导的胶质细胞到神经元转化的关注。

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相关论文:

(1) Rao Y., Du S., Yang B., Wang Y., Li Y., Li R., Zhou T., Du X., He Y., Wang Y., Zhou X., Yuan T.-F., Mao Y. and Peng B. (2021) NeuroD1 induces microglial apoptosis and cannot induce microglia-to-neuron cross-lineage reprogramming, Neuron, 109. 

(2) Matsuda, T., Irie, T., Katsurabayashi, S., Hayashi, Y., Nagai, T., Hamazaki, N., Adefuin, A.M.D., Miura, F., Ito, T., Kimura, H., et al. (2019). Pioneer Factor NeuroD1 Rearranges Transcriptional and Epigenetic Profiles to Execute Microglia-Neuron Conversion. Neuron 101, 472-485 e477. 

Bo Peng实验室近期发表论文:

(1) Rao Y.*, Du S., Yang B., Wang Y., Li Y., Li R., Zhou T., Du X., He Y., Wang Y., Zhou X., Yuan T.-F.*, Mao Y.* and Peng B.* (2021) NeuroD1 induces microglial apoptosis and cannot induce microglia-to-neuron cross-lineage reprogramming, Neuron, 109.

(2) Huang Y.#, Xu, Z.#, Xiong S., Sun F., Qin G., Hu G., Wang J., Zhao L., Liang Y.-X., Wu T., Lu Z., Humayun M.S., So K.-F., Pan Y., Li N., Yuan T.-F.*, Rao Y.* and Peng B.* (2018). Repopulated microglia are solely derived from the proliferation of residual microglia after acute depletion. Nature Neuroscience 21, 530-540.

(3) Xu Z.#, Rao Y.#, Huang Y., Zhou T., Feng R., Xiong S., Yuan T.F., Qin S., Lu Y., Zhou X., Li X., Qin B., Mao Y., and Peng B.* (2020). Efficient strategies for microglia replacement in the central nervous system. Cell Reports 32, 108041.

(4) Huang Y.#, Xu Z.#, Xiong S., Qin G., Sun F., Yang J., Yuan T.F., Zhao L., Wang K., Liang Y.X., Fu L., Wu T., Lu Z., So K.F., Rao Y.* and Peng B.* (2018) Dual origins of retinal microglia in the model of microglia repopulation. Cell Discovery 4, 9.

(5) Xu, Z., Zhou, X., Peng, B.*, and Rao, Y.* (2021). Microglia replacement by bone marrow transplantation (Mr BMT) in the central nervous system of adult mice. STAR Protocols 2, 100666.

(6) Xu, Z., Rao, Y.*, and Peng, B.* (2021). Protocol for microglia replacement by peripheral blood (Mr PB). STAR Protocols 2, 100613.

(7) Xu, Z., Peng, B.*, and Rao, Y.* (2021). Microglia replacement by microglia transplantation (Mr MT) in the adult mouse brain. STAR Protocols 2, 100665.

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