Nature發文再次關注“神經再生”研究真實性，付向東最新回應

圖片來自cell.com

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導讀

6月7日，約翰霍普金斯大學教授Seth Blackshaw再次質疑付向東實驗的真實性，直指“敲除Ptbp1無法誘導‘星形膠質細胞轉化為功能性神經元’（glia-to-neuron）”。

事實上，這項研究不是第一次被質疑了。2021年9月，美國得克薩斯大學西南醫學中心的張春立教授就曾在Cell上發文質疑，付向東實驗中的“新生神經元”是否真的存在。

這一切爭端都起源于2020年6月付向東團隊在Nature上發表的一項重磅論文。當時付向東團隊發現敲除Ptbp1后，星形膠質細胞能轉化為功能神經元。

“神經元再生”無疑給治療老年癡呆、帕金森等神經退行性疾病帶來了治愈的希望。該研究一經報道后立即引“爆”整個生命科學界，可當討論的熱潮褪去后，不少科學家也冷靜下來并提出質疑：敲除Ptbp1真的能夠將膠質細胞完美地轉化為神經元嗎？

面對質疑，付向東教授也在第一時間發文回應。

周 晨 | 撰文

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爭議的“神經元再生”法

我們常見的腦萎縮、老年癡呆癥、帕金森綜合征，都屬于神經退行性疾病，致病根源在于神經元或神經元髓鞘的喪失導致。

長期以來，修復神經元一直都是解決神經退行疾病的攻堅點。如果能使神經元再生，神經退行性疾病的治療或許能迎刃而解。

2020年，付向東團隊的一項研究為神經元再生找到了突破口。付向東團隊發現，通過敲除一種名為 PTB 的 RNA 結合蛋白（Ptbp1），膠質細胞能夠有效轉化為功能性神經元。

付向東團隊通過慢病毒敲低了星形膠質細胞中的Ptbp1，四周后發現一半以上的星形膠質細胞表現出了神經元的形態學特征；之后研究團隊又通過腺病毒相關載體（AAV）敲除了小鼠大腦中的 Ptbp1，膠質細胞同樣轉化為了神經元。

研究結果一出，可謂是一石激起千層浪。

圖源西湖大學官網

此前，膠質細胞向神經元轉變的神經再生策略一直都不穩定，成功率也參差不齊。而敲除Ptbp1得到的功能性神經元“近乎完美”，不僅成功率上升了，質量也得到了保證。

無疑，該研究為神經元再生打開了新世界的大門。

可當“沸騰聲”過后，質疑聲逐漸涌現。

2021年9月，美國得克薩斯大學西南醫學中心的張春立教授就曾復刻了付向東團隊的實驗，并在Cell上發文質疑，付向東團隊得出的所謂“新生神經元”，可能只是大腦本身的神經元。

一時之間，敲除Ptbp1的方法陷入了輿論爭議中，在當時付向東本人并沒有回應該爭議。

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學界再次質疑“神經再生”

6月7日，付向東的實驗再次被質疑，約翰霍普金斯大學教授Seth Blackshaw質疑其實驗的真實性。

Blackshaw指出，付向東團隊得出的研究結論可能是在一些神經元表達泄露的小鼠上獲得的，而這部分的小鼠理因在實驗一開始前就要剔除。付向東團隊在觀察Ptpb1敲除誘導星形膠質細胞向神經元轉化的過程中，實際上缺乏必要的變量控制。

Seth Blackshaw

Blackshaw團隊采用了譜系示蹤系統和單細胞RNA測序（scRNA-seq），分析攜帶Ptpb1雜合或純合突變體的星形膠質細胞，通過敲除Ptpb1觀察膠質細胞的狀態。

最終Blackshaw團隊得出的結論是：無論神經元是否損傷，敲除Ptbp1都不會誘導星形膠質細胞向神經元轉換。

他們還檢查了Ptpb1缺失是否會改變膠質細胞的生理特性，發現在敲除Ptbp1并沒有出現神經元的生理特性。

之后，實驗室又用了單分子熒光原位雜交技術，證實大多數星形膠質細胞標志物的表達在敲除Ptbp1后仍保持不變，并且沒有觀察到神經元特異性基因的誘導。

事實上，這也不是Blackshaw首次質疑付向東的實驗，早在2021年10月，他就提出了質疑。當時，Blackshaw在BioRxiv上發表文章稱，在敲除視網膜穆勒膠質細胞（retinal M?ller glia）和大腦星形膠質細胞（Astrocytes）中的Ptbp1后，并沒有發現膠質細胞轉向神經元的過程。

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付向東最新回應

對于Blackshaw的質疑，付向東團隊也在同一期Nature中進行了回應，稱Blackshaw的重復實驗存在一定的缺陷。

付向東團隊表示，膠質細胞向神經元細胞轉化這種表型是可以預測的，因為Ptpb1 突變已被證明會阻止胚胎干細胞和神經干細胞的增殖和分化。對Ptbp1敲除與敲除后的反應類似于另一個主要的負性神經發生調節因子——REST，REST敲低后會促進神經發生，但如果敲除則會導致神經干細胞和成熟神經元的死亡。越來越多的基因敲低后有不同表型，但敲除后表現出基因補償。

從機制上來講，已知Ptbp1下調可在大多數細胞類型中誘導其新的區域旁系Ptbp2，Ptbp1和Ptbp2同時缺失則會導致細胞死亡。

付向東還表示，我們已證明膠質細胞成功地轉化神經元需要在Ptbp1敲低的細胞中降低Ptbp2表達，這在大腦發育過程中觀察到的情況也是一樣的。這種動態調節Ptbp2在神經發生過程中很容易解釋不同的表型，敲低與敲除誘導：在Ptpb1敲低細胞中，Ptbp2可能仍然能夠進行動態調控；然而，在Ptbp1敲除細胞中，誘導的Ptbp2可能被迫維持在高水平，以確保細胞的活力，從而防止神經元重編程過程中所需的連續下調。

付向東在回應中指出了Blackshaw團隊實驗的缺點：1.scRNA-seq實驗無生物重復；2.除皮層外，紋狀體和黑質中大量純合子Ptpb1敲除細胞的完整性受到損害；3.野生型PTBP1+細胞和Ptpb1基因敲除的腦組織總體密度不變，這提示Cre低效表達，無法驅動星形膠質細胞中GFP的表達和Ptbp1敲除。

付向東總結道，正如前面所記載的那樣，在許多生物系統中，Ptbp1敲除與Ptbp1敲除可能產生不同的表型。盡管我們這種可能性仍有待驗證：觀察到的星形膠質細胞向神經元的轉化可能是由于現有神經元滲漏導致，但當前scRNA-seq和免疫染色數據表明星形膠質細胞亞類或星形膠質細胞樣與成熟星形膠質細胞相比，具有更高的分化能力，能重新構建神經元譜系，這一可能性有待于未來的研究。

參考資料

1. Reversing a model of Parkinson’s disease with in situ converted nigral neurons.Nature.

2. Ptbp1 deletion does not induce astrocyte-toneuron conversion.Nature.

3. Cell：神仙打架，體內膠質細胞向神經元轉分化，究竟可不可行？.生物世界.

4.『爭鳴』“glia-to-neuron”研究需謹慎，譜系示蹤不可缺——否定敲除Ptbp1后可以誘導膠質細胞轉分化為神經元.BioART.