抑制Ptbp1蛋白可以使大脑中的星形胶质细胞转化为神经元吗？这是胶质细胞——神经元转分解范畴中一个悬而未决的争议。近日，这一范畴再起波澜。

 

当地时间6月7日，《天然》（Nature）杂志在“Matters Arising”栏目刊登了著名神经科学家美国约翰·霍普金斯医学院（John Hopkins University School of Medicine）赛斯·布莱克肖（Seth Blackshaw）教授团队与西湖大学讲席教授付向东团队的“争辩”。

 

布莱克肖团队以为，Ptbp1敲除不会诱导星形胶质细胞到神经元的转化，付向东团队则以为敲低Ptbp1可以诱导星形胶质细胞到神经元的转化。

 

打破

 

“争辩”起源于其时还在美国加州大学圣地亚哥分校的付向东团队2020年6月宣布于《天然》的一篇封面论文。在该文章中，付向东团队陈述了一项振奋人心的发现：在星形胶质细胞中敲低Ptbp1可以在帕金森小鼠模型中诱导产生新的多巴胺功能性神经元，重建受损的神经环路，并有用医治帕金森综合征相关的运动障碍。

 

 

付向东团队2020年宣布于《天然》的论文截图。

 

这项研讨被以为是神经退行性疾病医治的新打破，对帕金森综合征及其他神经退行性疾病供给了极具远景的医治策略。在这项研讨之前，2020年4月，我国科学院神经科学研讨所杨辉团队在《细胞》（Cell）发文，报道了运用CRISPR-CasRx体系在小鼠中敲低Ptbp1，完结了高效且特异地将纹状体中星形胶质细胞转分解成为多巴胺神经元用以改进小鼠中帕金森疾病的症状。

 

 

杨辉团队2020年4月宣布于《细胞》杂志的论文截图。

 

两项研讨相互背书，提示Ptbp1的重要作用。在付向东团队2020年的论文宣布时，《天然》的审稿人之一、瑞典卡罗林斯卡学院（Karolinska Institute）帕金森疾病范畴专家Ernest Arenas教授专门撰写了谈论文章，对这两项研讨的成果作出高度评价，尤其是在临床转化上的重大意义。不过，付向东和杨辉后陷入学术剽窃风云。

 

常见的神经退行性疾病如帕金森综合征、脑萎缩、阿尔茨海默病等，致病的根源都是相关神经元的“消逝”。假如能使神经元再生，神经退行性疾病或许就迎来了“解药”。因而，科学家们一直在尝试经过各种办法来修正神经元。这一议题还被以为是诺奖级别的研讨课题。

 

胶质细胞广泛散布于神经体系，是最接近神经元的细胞，大多数神经元再生研讨都环绕胶质细胞向神经元的转化打开。在以往的研讨中，这种改动成功率较低，直到付向东团队研讨的出现。

 

付向东团队发现了一种只需一步转分解即可产生功能性神经元的策略。经过在体外用慢病毒敲低Ptbp1，四周后发现一半以上的星形胶质细胞表现出神经元的形态学特征；更为重要的是，在试验动物体内，这种效应能够经过反义寡核苷酸（ASO）较为简单地完结。

 

据《我国科学报》报道，付向东团队的文章宣布后，全球至少有10个神经科学研讨组立即着手重复试验，但大约只要三分之一的团队得到了相同的成果，其余团队或以为重生的神经元并非来自老练的星形胶质细胞，或以为功能性神经元不可再生。

 

质疑

 

轰动往后，质疑声逐渐出现。

 

美国得克萨斯大学西南医学中心（University of Texas, Southwestern Medical Center at Dallas）的张春立教授就曾提出质疑，经过严格的谱系追踪，张春立团队发现小鼠大脑中出现的重生神经元不是由星形胶质细胞转分解而构成的，而可能是因为病毒载体泄露感染的内源性神经元。当地时间2021年9月27日，相关论文宣布于《细胞》杂志上。

 

 

张春立团队2021年宣布于《细胞》杂志的论文截图。

 

当地时间2021年10月5日，布莱克肖团队在预印本网站BioRxiv上宣布文章提出质疑，他们经过谱系追踪、单细胞RNA测序（scRNA-seq）及电生理试验发现，在视网膜穆勒胶质细胞（retinal Mϋller glia）或大脑星形胶质细胞（Astrocytes）中特异性地敲除Ptbp1并不能有用诱导胶质细胞转分解为神经元。

 

当地时间2022年6月14日，布莱克肖团队将前述研讨中关于视网膜穆勒胶质细胞的转分解研讨成果正式宣布于《细胞-陈述》（Cell Reports）上，关于大脑星形胶质细胞的部分则于当地时间2023年6月7日正式宣布于《天然》杂志。

 

在布莱克肖团队6月7日的《天然》文章中，他们指出，付向东团队的研讨定论可能是在一些神经元表达泄露的小鼠上取得的，这些小鼠在试验开始前应被除掉，因而他们以为，付向东团队在试验中缺乏必要的变量控制。

 

经过谱系追踪体系和scRNA-seq，布莱克肖团队剖析了携带Ptpb1杂合或纯合突变体的星形胶质细胞，发现不管神经元是否损害，敲除Ptbp1都不会诱导星形胶质细胞向神经元转化。并且，敲除Ptbp1不会改动胶质细胞的生理特性。

 

布莱克肖团队又对小鼠皮质、纹状体、黑质的野生型、杂合子和纯合子Ptbp1缺失星形胶质细胞进行单细胞RNA测序，未能观察到神经元特异性基因表达的改动。他们以为，这突出了运用谱系追踪、基因表达谱剖析等办法在研讨细胞类型转化中的重要性。

 

值得一提的是，2023年2月，杨辉团队也在《天然-基因医治》（Nature Gene Therapy）上发文，指出运用Cas13x敲低Ptbp1后无法在体内诱导胶质细胞向神经元的转化，否定了其团队2020年宣布于《细胞》的研讨成果，并以为之前的成果是由载体泄露导致。

 

 

杨辉团队2023年2月宣布于《天然-基因医治》的论文截图。

 

回应

 

当地时间2023年6月7日，在与布莱克肖团队的质疑文章同期的《天然》杂志中，付向东团队进行了回应。

 

 

付向东团队2023年6月7日宣布于《天然》的回应文章。

 

在剖析了布莱克肖团队的scRNA-seq数据后，付向东团队得出了相反的定论。付向东团队以为，布莱克肖团队所陈述的Ptbp1敲除诱导的表型与其陈述的Ptbp1敲低诱导的表型不同。Ptbp1敲除与敲低的不同反应类似于另一种首要的负神经产生调理因子Rest，Rest敲低促进神经产生，而Rest敲除导致神经干细胞和老练神经元逝世。因为遗传补偿，与基因敲除比较，越来越多的基因在敲低后显示出不同的表型。

 

从机制上讲，已知Ptbp1下调可在大多数细胞类型中诱导其新的区域旁系Ptbp2，Ptbp1和Ptbp2同时缺失则会导致细胞逝世。成功的星形胶质细胞到神经元的转化需要在Ptbp1敲低的细胞中下降Ptbp2表达，就像在大脑发育过程中观察到的那样。这种Ptbp2的动态调整能够解释敲除与敲低诱导的不同表型：在Ptpb1敲低细胞中，Ptbp2可能仍然能够进行动态调控；但是，在Ptbp1敲除细胞中，诱导的Ptbp2可能被逼维持在高水平，以确保细胞的生机，然后防止神经元重编程过程中所需的接连下调。

 

付向东团队以为，星形胶质细胞到神经元的转化可能是因为现有神经元泄露导致的可能性仍待验证，但现在的scRNA-seq和免疫染色数据表明，与老练星形胶质细胞比较，星形胶质细胞亚类或星形胶质细胞样具有更高的分解才能，能从头构建神经元谱系，这是未来的研讨要解决的问题。

 

Matters Arising是《天然》为促进学术争鸣而设置的栏目。2020年8月，《天然-可持续性》（Nature Sustainability）曾宣布社论介绍这一栏目，该文章表明，建设性的批判对学术争辩的推进至关重要，同行评审的文章是学术研讨体系的支柱之一，一篇文章的同行评审并不止于期刊出书。学术争辩最终会激发新的研讨。

 

抑制Ptbp1蛋白是否可以使大脑中的星形胶质细胞转化为神经元，还需要更多的试验数据来证明。学术争议无可厚非，正如付向东向《我国科学报》所述，大大小小的争辩推进科学不断向前，“不能有质疑就不做了，我在不断地争辩中得到了很多新的观点。脚踏实地，对了就一往无前，当然错了就勇于承认。”

 

据西湖大学官网信息，付向东1982年结业于武汉大学，并取得病毒学学士学位，1983年经过中美生物化学联合招生（CUSBEA）计划留学美国凯斯西储大学，并于1988年取得生物化学博士学位，1988年至1992年在哈佛大学生化与分子生物系完结博士后练习。付向东1992年参加加州大学圣地亚哥分校细胞与分子医学系，历任助理教授（1992-1998）、副教授（1998-2002）、正教授（2002-2018）和出色教授（2018-2022）。2023年1月，付向东从美国加州大学圣地亚哥分校离任，全职回国，加盟西湖大学。