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撰文 | 张婉莹
责编 | 计永胜
作为中枢神经，脊髓的功能主要是传导和反射，对人体的活动极为重要。但是，它的损伤多是不可逆的。如果发生车祸造成脊髓损伤，可能会导致瘫痪或感官功能丧失，严重时甚至危及生命，如无法控制呼吸和心率。
2021年3月5日，德克萨斯西南医学中心和印第安纳大学的研究人员在《细胞·干细胞》（Cell Stem Cell）杂志发表文章称，利用基因工程技术让小鼠脊髓中的NG2胶质细胞过表达SOX2分子后，该细胞可以发育为新的神经细胞，从而促进脊髓损伤的恢复[1]。
“在脊髓损伤研究领域，大家多关注如何诱导干细胞生成神经细胞，从而达到损伤修复的目的。我们团队是想能否不通过体外移植干细胞也能完成修复。” 论文通讯作者张春立说 [2]，“通过让小鼠体内的NG2胶质细胞过表达SOX2，我们发现机体可以产生新的神经细胞，从内部进行损伤修复。”
研究人员首先检测了小鼠在脊髓损伤后是否存在神经再生的现象。结果显示，与对照组相比，脊髓损伤的小鼠的损伤部位会在一周左右出现约5000个未成熟的神经细胞，说明有些细胞在 “努力” 地成长为神经细胞。
那么，是哪类细胞这么 “拼命” 向神经细胞转化呢？
为解决这个问题，研究人员运用了一种荧光示踪方法。简言之，研究人员能让小鼠特定的细胞群体产生荧光标记，而脊髓损伤处未成熟的神经细胞也有特有的分子标记，只要这两种标记重合，我们就初步确定是前者分化成未成熟的神经细胞。经过各种排除，研究人员最终将目光锁定在NG2胶质细胞上。
图1. 脊髓损伤后，NG2胶质细胞转化为未成熟神经细胞（L）。（图源：参考文献[1]）
NG2胶质细胞又是什么细胞呢？
在我们中枢神经系统，支持神经细胞正常发挥功能的细胞主要有三种：少突胶质细胞、小胶质细胞和星形胶质细胞。其中的少突胶质细胞主要生产一些物质，形成包裹在神经细胞轴突的髓鞘结构，有助于神经信号传递。而NG2胶质细胞被普遍认为是少突胶质细胞的前体细胞。
图2. 中枢神经系统（脑）的主要细胞组成及功能。（图源：参考文献[3]）
张春立教授团队发现，当脊髓受伤时，NG2胶质细胞也会表达未成熟神经细胞的特定分子。
是什么驱使NG2胶质细胞发生这样的改变呢？
研究人员将精力集中在名为SOX2的干细胞因子上。有研究表明，SOX2对于神经形成和神经发育至关重要[4]。结果显示，的确，小鼠脊髓损伤后，损伤部位的SOX2表达量会上升，且主要源于NG2胶质细胞。而让NG2胶质细胞特异性的 “关闭” SOX2表达后，脊髓损伤诱导产生的未成熟神经细胞数量会急剧下降；相反，人为造成NG2胶质细胞过高表达SOX2后，脊髓损伤处的未成熟神经细胞数量则呈倍数增长。
图3. 脊髓损伤后，小鼠损伤部位SOX2表达量上升。（图源：参考文献[1]）
遗憾的是，研究人员发现，纵然小鼠脊髓损伤后NG2胶质细胞会自发高表达SOX2，演变成未成熟神经细胞，但这些神经细胞不会继续发育为成熟的神经细胞。
看样子还是需要人为提供外力帮助神经细胞形成。
回到原来的途径，研究人员施加人为干预，让小鼠脊髓中的NG2胶质细胞过度表达SOX2。可喜的是，这类NG2胶质细胞发育成为未成熟神经细胞，而后者继续 “前行”，表达出成熟神经细胞所特有的分子。如果同时在脊髓损伤部位增加一些神经营养物质 “助力” 的话，由此所产生的成熟神经细胞会更多，并且种类多元！
图4. 过表达SOX2的NG2胶质细胞可以发育成成熟神经细胞。（图源：参考文献[1]）
更令人欣喜的是，通过这种方法生成的成熟神经细胞可以建立和脊髓、脑干等其他部位的神经联系，并且显著降低脊髓损伤部位的疤痕形成，大大改善了小鼠的运动协调能力。
“我们的结果可能会启发更多的研究人员开发安全有效的策略，使脊髓损伤患者的特定细胞高表达SOX2，通过神经细胞再生和神经疤痕减少协助损伤修复。” 张春立表示 [2]。
参考资料：
[1] Tai et al., In vivo reprogramming of NG2 glia enables adult neurogenesis and functional recovery following spinal cord injury, Cell Stem Cell (2021), https://doi.org/10.1016/j.stem.2021.02.009
[2]Https://www.utsouthwestern.edu/newsroom/articles/year-2021/heal-spinal-cord-injuries.html
[3] Shane Liddelow and Ben Barres. SnapShot: Astrocytes in Health and Disease. Cell 162, August 27, 2015 DOI http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2015.08.029
[4] Pevny, L.H., and Nicolis, S.K. (2010). Sox2 roles in neural stem cells. Int. J. Biochem. Cell Biol. 42, 421–424.
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