牵张刺激诱导脊髓神经干细胞分化为感觉神经元的作用及机制

神经干细胞(NSC)的定向分化在很大程度上决定其临床应用前景，目前通过化学因子可将其分化为包括运动神经元在内的多种类型神经细胞，但尚未见成功诱导为感觉神经元的报道，可能与其缺乏特定物理因素刺激有关。由于感觉神经元从发育到成熟过程中，需要不断接受有效的物理刺激，其中力的作用是必不可少的重要诱导条件。本研究拟利用可调控的细胞牵张发生装置对NSC实施不同时间、强度的牵张刺激，体外模拟感觉神经元发育、成熟过程中所接受的力学刺激环境，观察牵张应力作用下NSC分化细胞的比例、种类及特异性受体、骨架蛋白和基因的表达变化，同时对分化细胞进行化学和物理刺激，检测其细胞行为功能（如放电活动）变化，以明确物理因素是否促使脊髓NSC分化为感觉神经元及其作用特点，揭示牵张刺激诱导NSC向感觉神经元分化的细胞和分子机制，为NSC定向分化发展新的方法，对神经组织工程新的种子细胞研究及脊髓损伤的细胞治疗有重大科学意义。

神经干细胞的定向分化及机制研究是该领域研究的重点与热点。目前已有相关的研究提示神经干细胞可以分化为包括运动神经元在内多种特殊类型的神经元细胞，但尚未见分化为感觉神经元的报道。本研究观察了不同诱导条件下，胚胎脊髓神经干细胞向多种类型神经细胞分化的情况,结果表明无论是通过化学因子RA还是不同类型星形胶质细胞的共培养均不能将神经干细胞诱导分化为感觉神经元。而在物理的牵张刺激和RA的共同作用下，在早期可促进神经干细胞的增殖，而在细胞分化过程中二者联合作用不仅可促进分化细胞的突起生长，还可诱导神经干细胞向感觉神经元分化。进一步通过对分化过程中细胞骨架蛋白进行检查发现：牵张刺激可促进神经干细胞的α和β微管蛋白以及细胞膜兴奋性谷氨酸受体GluR2的高表达。最后通过对牵张刺激作用下系列转录因子表达的检查发现，牵张刺激可促进分化神经干细胞内感觉神经元相关转录因子Brn3a和TrkB,PTEN在分化过程中的高表达，最终将脊髓来源的胚胎神经干细胞成功诱导分化为具有电生理反应的成熟感觉神经元细胞。通过系列的研究成功将神经干细胞诱导为感觉神经元，明确了牵张应力对神经干细胞的作用，从物理的力学角度阐明了神经干细胞分化的细胞和分子机制。本课题按计划完成了研究内容，发表论文4篇，其中SCI论文2篇，中文论著1篇，会议文章1篇，授权发明专利1项。