本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
随着年龄增长，我们都会失去脑细胞。在患有阿尔茨海默病、帕金森病和亨廷顿病等神经退行性疾病的人群中，神经元会以惊人的速度萎缩和死亡——例如，在阿尔茨海默病中，速度可能是通常情况下的三到四倍。目前，尚无已知药物能够可靠地阻止或逆转人类如此惊人的细胞死亡，尽管一些药物被认为可以保护神经元免受退化。
除了拯救垂死的神经元之外——或者作为未来的一种补充疗法——另一种方法是创造全新的神经元。实现这一目标的一种方法是将非神经元脑细胞转化为功能性神经元。在细胞层面，大脑就像一个热带雨林，其中居住着许多不同种类的树木。人脑大约包含1700亿个细胞，其中860亿个是神经元，840亿个是神经胶质细胞——非放电细胞，以各种方式辅助神经元。星形胶质细胞是研究最为深入的多种神经胶质细胞之一，研究人员在将星形胶质细胞转化为神经元方面取得了一些成功。然而，这些研究中的许多都使用了来自非常年轻的啮齿动物大脑的细胞。
本周发表的一项研究表明，至少可以将一类成人人脑细胞，即周细胞，转化为功能性神经元。周细胞有助于防御和治愈大脑——并且可能保留了干细胞的一些可塑性——这一事实使它们更具吸引力，可以作为受损和垂死神经元的候选替代品。
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慕尼黑路德维希-马克西米利安大学的贝内迪克特·伯宁格和他的同事开始他们的研究项目，目的是研究星形胶质细胞，就像他们之前多次做过的那样。他们从正在接受癫痫等疾病手术的人那里获得了30个脑组织样本。有时，为了切除或治疗受损或功能失调的脑区，神经外科医生无法避免切开健康的脑组织。外科医生通常会将这种健康组织的切片提供给研究大脑的研究人员。
在实验室中，伯宁格和他的团队从组织样本中培养了脑细胞培养物，并在微小的神经花园中寻找星形胶质细胞。事实证明，伯宁格和他的同事培养的培养物中几乎没有星形胶质细胞。相反，他们的培养皿花园中充满了周细胞——非神经元脑细胞，它们包裹着大脑脆弱的血管，调节流向神经元的血流并帮助维持血脑屏障，血脑屏障保护神经元免受细菌和其他病原体的侵害。周细胞也已知会增殖以响应损伤。例如，研究人员最近表明，周细胞对于受伤脊髓中疤痕组织的形成至关重要。一些证据甚至表明，某些类型的周细胞拥有与间充质干细胞相同的灵活性——它们可以转化为骨细胞、脂肪细胞或软骨细胞。伯宁格和他的同事推断，周细胞的可塑性——加上它们在愈合中的作用——可能使它们在未来治疗神经退行性疾病方面特别有用。因此，他们决定尝试通过重编程周细胞的基因组，将周细胞转化为神经元。
伯宁格和他的团队使用病毒，用两种转录因子感染了培养物中的周细胞——转录因子是通过与DNA片段结合并使某些基因更容易或更难被其他细胞机制访问来改变基因表达的蛋白质。其中一种转录因子 Mash1，已知指导神经系统的发育。我们所有人的生命都始于一个空心的胚胎干细胞球，最终发育成人体中许多不同种类的细胞。您体内所有体细胞都具有相同的DNA，但不同类型的细胞表达非常不同的基因组——就像不同的钢琴曲是在完全相同的琴键上演奏的音符的独特组合一样。MASH 1 就像胚胎干细胞内部的一个微小作曲家，确保它们开启正确的基因组合以变成神经元。伯宁格和他的同事引入周细胞的第二种转录因子是 Sox2，它在干细胞中高度活跃，并且被认为可以通过松开 DNA 和蛋白质支架之间的化学键来使 DNA 更容易被操作，蛋白质支架将 DNA 紧密地缠绕在一个称为染色质的束中。
科学家们成功地将各种培养物中 10% 到 30% 的周细胞转化为神经元；总体成功率为 19%。在选出进行进一步测试的 17 个成功转化的神经元中，有 12 个产生了电脉冲。伯宁格和他的同事用成年小鼠的脑细胞复制了这些结果。这些结果发表在《细胞干细胞》杂志上。
通过基因重编程脑细胞来治疗神经退行性疾病是研究人员刚刚开始探索的一种潜在治疗途径——他们将不得不克服沿途的许多障碍。科学家必须确保他们用来将基因或转录因子运送到脑细胞中的病毒是无害的。* 他们可能还必须进行有风险的侵入性手术，才能将病毒精确地送入大脑的正确区域。然而，近年来，基因疗法已经安全地恢复了盲人的视力。像伯宁格的研究这样的研究不仅表明，大脑的基因疗法具有类似的潜力，而且还证实，某些成人细胞的命运并非一成不变——相反，它们是用高度可编辑的 DNA 写成的。
*编者注：本句已编辑以提高准确性和清晰度