ARN争鸣：PTBP1抑制的治疗潜力或不归因于胶质细胞到神经元的转化

补充因疾病而丢失的细胞是再生医学的一大圣杯。然而，成年哺乳动物中枢神经系统（CNS）在很大程度上失去了这种再生能力。神经元丢失通常与神经损伤或神经退行性疾病有关。在体内将胶质细胞重编程为神经元，也称为神经胶质到神经元（GtN）转换，正在成为一种潜在的基于再生的治疗策略。据报道，当polypyrimidine tract-binding protein 1（PTBP1，一种参与RNA生物学的因子）被抑制时可迅速诱导GtN转换，然后成为精确连接的成熟神经元，并减轻神经系统疾病和衰老相关认知障碍的症状。这些惊人的发现，如果得到证实，将构成再生医学的重大进步。然而，GtN转化和通过PTBP1抑制的治疗潜力都没有被采用严格方法的多个重复实验所验证。

近日，德克萨斯大学的张春立教授在Annual Review of Neuroscience发表题为Therapeutic Potential of PTBP1 Inhibition, If Any, Is Not Attributed to Glia-to-Neuron Conversion的重要综述，回顾了这些有争议的研究，并总结了GtN体内转化和PTBP1未来研究的建议。

PTBP1（也称为PTB或hnRNP I）是在各种组织和细胞中表达的异质核核糖核蛋白的成员，它调节mRNA生命周期的许多方面，如剪接，3'末端加工，定位，稳定性和翻译。在神经发育过程中，PTBP1高度富集在神经干细胞（NSC）的细胞核中，其下调促进神经元特异性mRNA剪接。组成性敲除PTBP1导致胚胎致死性，条件性敲除胚胎NSC中PTBP1的造成脑积水，这是NSC早熟分化和随后的功能失调引起的。这些结果清楚地表明PTBP1在维持NSCs及其在神经发育过程中的正常分化方面起着关键作用。

据报道，PTBP1抑制可快速有效地将神经胶质细胞转化为成人CNS多个区域中的各种成熟神经元，包括多巴胺能（DA）神经元、视网膜神经节细胞（RGC）、纹状体神经元、皮质神经元、海马神经元或运动神经元。然而，通过短发夹RNA（shRNA），反义寡核苷酸（ASO）或CRISPR-CasRx介导的方法抑制PTBP1在成人纹状体中产生不同的神经元亚型：纹状体神经元或DA神经元。尽管存在这些差异，但上述所有PTBP1研究报告了显著的功能相关性：逆转帕金森病（PD）模型的症状，挽救视网膜损伤后的视力丧失，改善老年小鼠的认知能力，或促进脊髓损伤后的运动功能的改善（表1）。

基于以上研究，PTBP1抑制的再生作用立即引起了研究界的关注。然而，具有更严格分析的后续研究表明，PTBP1抑制不会诱导GtN转化（总结在表2），例如，通过CRISPR-CasRx或shRNA以及条件敲除的方法来抑制PTBP1无法将纹状星形胶质细胞转化为神经元，同时发现PTBP1抑制无法在体内将静止的星形胶质细胞诱导多巴胺能神经元。一系列研究表明通过shRNA和反义寡核苷酸抑制PTBP1无法诱导海马体中胶质细胞到神经元的转化，通过CRISPR-CasRx或shRNA以及基因缺失抑制PTBP1的方法也无法将Müller胶质细胞转化为视网膜神经元。

无论能否实现GtN转化，更令我们好奇的是PTBP1抑制是否有对神经系统疾病的治疗潜力？一项研究通过在SNc中使用shRNA或ASO介导的PTBP1抑制，但未能观察到PD小鼠6-OHDA模型中运动缺陷的任何改善。另一项研究探讨了shRNA介导的PTBP1抑制在AD小鼠海马体中的治疗潜力。尽管有效的实现PTBP1抑制，但无法观察到通过电生理学或多种行为范式测量的突触或认知功能的改善，也没有检测到5xFAD小鼠的淀粉样蛋白病理减少或PS19小鼠的taupath。Ptbp1被敲除后，也未能通过暗或光适应视网膜电图反应检测到视网膜功能的显著变化。总之，来自多个实验室的这一系列重复实验否定了PTBP1抑制治疗神经系统疾病的治疗潜力。

在通过多种方法重新检查PTBP1抑制时，包括CRISPR-CasRx，shRNA，ASO和细胞类型特异性的条件性敲除，这些重复实验未能显示GtN在任何大脑区域或视网膜中的转化。当用电生理学或多种行为范式检查时，也没有观察到PTBP1抑制的治疗潜力。这些结果与那些显示PTBP1抑制具有显著生物学效应和治疗潜力的最初出版物相矛盾。造成这种不可调和的差异的原因是什么？除了额外的研究外，检测GtN转化的严格方法也至关重要。

根据最新的报道，在体内GtN转化的研究应考虑四个互补标准。（1）基于细胞增殖的新神经元标记一直是成人神经发生领域的黄金标准。该方法使用BrdU或EdU（核苷胸苷的类似物）来标记增殖细胞并追踪其后代。这种方法可用于研究GtN转化，因为神经胶质细胞通常在损伤时或在神经退行性疾病下。（2）神经胶质细胞及其后代的遗传谱系追踪是另一项重要技术。谱系追踪技术已经在发育生物学领域使用了几十年，用于用独特和永久的标记物标记正在研究的细胞，然后在特征明确的突变动物品系中跟踪它们的命运。（3）延时活体成像体现眼见为实。在对神经胶质细胞进行特异性标记后，可以通过双光子或多光子显微镜直接跟踪其命运，并对这些精确成像细胞的神经元身份进行成像后确认。（4）scRNA-seq分析可用于研究GtN转化。遗传追踪神经胶质细胞的分子身份可以通过scRNA-seq进行转录分析。然后，命运转换由一组未成熟或成熟神经元的基因定义。伪时间轨迹分析还可以揭示细胞状态从神经胶质细胞到未成熟和成熟神经元的顺序。

总而言之，尽管PTBP1抑制在再生医学中的神奇作用尚未得到许多重复实验的证实，但由于其在RNA生物学的许多方面的关键调控作用，靶向这种蛋白质仍然有可能对某些疾病具有治疗价值。令人费解的是，PTBP1抑制仅引起神经胶质细胞中基因表达的细微变化，特别是考虑到其抑制诱导来自培养中多种细胞类型的神经元。显然，细胞培养的结果不能直接外推到体内条件;这种推断是科学领域经常犯的错误。尽管目前的重复实验不支持PTBP1抑制本身足以诱导体内GtN转化的观点，但它是否通过其他因素参与转化过程？还是需要其他因素组合来启动转换？今后需要进行调查。