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培养皿中的疼痛和瘙痒:皮肤细胞转化成了疼痛感觉神经元
发布时间: 2014-12-24     来源: 科学日报

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哈佛大学
总结:
研究者在六年多的时间中,努力工作,但也经历着反复的失败,使得探索有时候看起来很无效,但是他们最后成功地将老鼠和人的皮肤细胞转化成了疼痛感觉神经元,对很多引起急性和炎症性疼痛的刺激都能做出反应。
哈佛干细胞研究所的研究者在六年多的时间中,努力工作,但也经历着反复的失败,使得探索有时候看起来很无效,但他们最后在波斯顿儿童医院和哈佛大学干细胞与再生生物学系,成功地将老鼠和人的皮肤细胞转化成了疼痛感觉神经元,对很多引起急性和炎症性疼痛的刺激都能做出反应。
这种疼痛感知的“培养皿疾病”模型可能会加深我们对不同类型疼痛的理解,帮助我们进一步认识到为什么不同的人对疼痛的反应不同,感染慢性疾病的概率也不同,这一模型也使得用来医治疼痛的改进药物有可能进一步发展。这方面工作的报告被《神经科学》杂志在线发布。
医学博士、哈佛干细胞研究所的神经系统疾病项目主任克利福德伍尔夫领导了研究工作。一起工作的博士后布莱恩和里茨担任《神经科学》杂志的首席作家。伍尔夫在这个项目上的合作者还包括里拉宾和凯文安根,他们都是哈佛大学干细胞与再生生物学的教授。
据报道,伍尔夫和他的团队创造的神经疼痛受体能够对两种刺激作出反应,一是物理伤害引发的强烈刺激,会使人发出“哎呦”的疼痛声;另一种是炎症引起的微妙刺激,会导致轻微的疼痛,这种疼痛也可能是某些形式的癌症化疗引发的。神经对显而易见和微妙形式的刺激都有反应,这些刺激能给人带来不同的疼痛感,伍尔夫说,这就证实了我们创造的神经会像自然形成的神经那样运行。
项目开始的时候,伍尔夫的团队力图从胚胎干细胞中创造疼痛感觉神经元,但是任务远远比预期的更具挑战性。“我们花了三年的时间试着概况涉及到的发展步骤,结果只进行了一半,”伍尔夫说,伍尔夫除了在哈佛干细胞研究所担任职务外,还是哈佛医学院的神经学和神经生物学的教授,同时也是BCH科比神经生物学中心主任。但是干细胞生物进化中,只是在恰当的时候努力发展疼痛感觉神经元,同时有iPS技术的支持,也有能力将成人细胞转化为干细胞,然后再转化为其他形式的成人细胞。
这个项目是仍然持续着的合作中最初的努力,由哈佛干细胞研究所的研究员和制药巨头葛兰素史克一起合作,伍尔夫说:“我们前三年的努力中没有可以用来展示的成果,但是我们是有着长期打算的。”
哈佛干细胞研究所的执行主任布朗克鲁克说,疼痛神经元项目是学术界和企业之间长期合作的一个典例,有助于推动基础科学,提供发现药物的新方法。
将项目的初期描述为“撞南墙,”伍尔夫说“我们有着顽强的毅力,”一旦团队开始力图直接从老鼠和人的皮肤细胞中创造神经元,那一切就安顿下来了。
“我们从老鼠身上提取成熟的疼痛神经元,发现了一些转录因子,以前未被描述过,”科学家说。然后团队用五种因子---包括先前未被描述过的三种---就能够将皮肤细胞直接转化为疼痛感觉神经元。
当问到项目领导人、医学博士伍尔夫,是什么推动他在创造疼痛神经元的过程中经历无数次的失败,使用了不同的方法,开始还使用了人类胚胎干细胞,他说“过程是很复杂,我做过的好多项目就是因为看不到出路而被迫停止的。这个项目虽然时常经历挫折,但是我总觉得我们还可以采用别的方法来改进工作。这个是否值得我们花费这么长的时期,时间会证明一切,我很乐观,”伍尔夫说。“我想创造人类疼痛神经元的能力对于疼痛领域来说是非常重要的。而且,使用胚胎干细胞的失败促使我们去使用成人组织样本,这就使科技与临床实验相结合,因为成人组织样本很容易从遭受着各种疼痛的病人身上收集到,”他继续说道。
伍尔夫注意到,他的团队开发的疼痛感觉神经元为神经病和超敏反应以及一些疼痛建立了“完美的模型”,而为此项目捐献了皮肤细胞的病人经历过这样的疼痛。“许多疼痛情况是由基因突变引起的,我们现在可以为它们建立模型。”伍尔夫说。
故事来源:
The above story is based on materials provided by Harvard University. Note: Materials may be edited for content and length.
以上的故事是根据哈佛大学提供的材料编写的。注:这些材料会因为内容和长度而被编写。
参考文献
1.Joel W Blanchard, Kevin T Eade, Attila Sz?cs, Valentina Lo Sardo, Rachel K Tsunemoto, Daniel Williams, Pietro Paolo Sanna, Kristin K Baldwin. Selective conversion of fibroblasts into peripheral sensory neurons. Nature Neuroscience, 2014; DOI: 10.1038/nn.3887 
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