第 662 期

研究發展
人類多功能幹細胞之間葉幹細胞透過骨架重組增強神經分化的能力
NHRI researchers report human pluripotent stem cell - derived mesenchymal stem cells show potent neurogenic capacity which is enhanced with cytoskeletal rearrangement

間葉幹細胞（mesenchymal stem cells, MSCs）為具有免疫調節特性之組織幹細胞（somatic stem cells），是硬骨、軟骨及脂肪組織的幹細胞，在特定的調控下可分化為神經細胞。目前MSCs最常見的來源為從成體的骨髓（bone marrow MSCs, BMMSCs）及脂肪分離，但成體來源的幹細胞數目稀少，需要體外大量繼代培養才可有足夠的數量進行臨床應用，而在體外培養時會造成成體細胞的老化。人類多功能幹細胞（human pluripotent stem cells, PSCs）包含人類胚胎幹細胞（human embryonic stem cells, hESCs）及誘導性幹細胞（induced pluripotent stem cells, iPSCs），提供兩全其美的MSCs來源。多功能幹細胞為分化能力最廣的幹細胞，增生能力也最好，但如未分化就應用，會有形成畸胎瘤（teratoma）的疑慮。PSCs如分化成間葉幹細胞（PSC-MSCs），並不會有形成腫瘤的問題，但增生能力卻可保留，且PSC-MSCs為發育階段最早期的間葉幹細胞，與成體間葉幹細胞比較可能會有更廣泛的分化潛力。

本院細胞及系統醫學研究所顏伶汝研究員及其研究團隊發現，PSC-MSCs較出生後的（post-natal）MSCs具有更強的神經分化能力；與骨髓間葉幹細胞（bone marrow MSCs）相較，PSC-MSCs高度表現神經幹細胞（neural stem cells）相關的基因及轉錄因子，且透過神經分化培養液（neurogenic differentiation medium, NDM）或抑制細胞骨架調控激酶蛋白（ROCK），能迅速分化成似神經細胞（neural-like cell）（圖一）。最重要的是，當在NDM狀態下同時抑制ROCK，造成細胞骨架重組，PSC-MSCs可分化成較後期神經細胞，此細胞具有有絲分裂後期神經細胞（post-mitotic neurons）特徵，包括細胞核縮小，樹突的延展及表現特定神經前驅細胞（neuron-restricted progenitor）基因，如NeuN、β-III-tubulin和Doublecortin（圖二） 。


圖一：在PSC-MSCs中，抑制ROCK激酶蛋白經細胞骨架重組造成似神經細胞形態
（左）control；（中）neurogenic differentiation medium；（右）serum free + Y27632 (ROCK inhibitor)。
Scale bar: 20μm.


圖二：PSC-MSCs 在神經分化培養液中，抑制ROCK作用，更能促進神經分化
Nestin（綠色螢光）；Doublecortin（紅色螢光）；Y (Y-27632, ROCK inhibitor)；NDM (neurogenic differentiation medium)；SF+Y (serum free+Y-27632)。
Scale bar: 20μm.

此研究為第一篇論文應用生技醫藥國家型科技計畫（NRPB）補助之人類疾病誘導型多潛能幹細胞服務聯盟資源中心（Human Disease iPSCs Service Consortium）所建立的iPSCs細胞株。此資源中心的目標為建立及提供本土之人類iPSCs，應用於相關研究及建立iPSCs測試疾病及藥物之平台，以及研究幹細胞治療之細胞。本研究結果顯示，PSC-MSCs具有分化成神經細胞的高度潛力，對於神經退化性疾病治療提供希望。此研究發表在今年6月的Oncotarget期刊（2016 Jun 11. doi: 10.18632/oncotarget.9947.）。
《文/圖：細胞及系統醫學研究所顏伶汝研究員、彭凱彥博士班學生》