干细胞的发现对流行的直接重编程理论提出了质疑

一种类型的成熟细胞可以转变成另一种类型的成熟细胞，而不需要经过早期的发育阶段。这被称为直接重编程，这是一个可靠但效率低下的过程。显然，直接重编程只发生在细胞群中的少数细胞中。但是是哪些细胞呢？许多科学家认为，所有细胞都有同样的重新编程的潜力。只是这些细胞也受制于随机或概率机制，限制了重编程。从本质上讲，许多科学家认为，在任何一个细胞中，重新编程的成功都是一个机会问题。

其他科学家则更加确定。他们倾向于直接重编程的“精英”模型，该模型认为，极少数的起始细胞群具有完成重编程过程的预定内在偏见。这些科学家包括Derek van der Kooy博士，他是多伦多大学一个实验室的分子遗传学教授。

van der Kooy实验室的一项新研究提出了支持精英模型的发现。具体来说，该研究确定，位于皮肤和身体其他部位的神经嵴干细胞是重新编程神经元的来源。

详细的研究结果发表在《Stem Cell Reports》上。在一篇题为“来自皮肤的神经嵴前体是直接重编程神经元的主要来源”的论文中，van der Kooy和他的同事们认为，发育谱系和起始细胞群成熟度的异质性有助于通过将小鼠成纤维细胞转化为神经元来直接重编程。

“我们发现几乎所有重新编程的神经元都来自神经嵴谱系，”该文章的作者写道。“此外，当选择性地切除罕见的增殖NC前体时，重编程神经元的数量大幅减少。

他们继续说：“以前对这种模式的解释是，它证明了细胞命运在胚胎胚层（中胚层到外胚层）之间的转换。我们的解释是，这实际上是皮肤中神经谱系干细胞的定向分化，这种干细胞具有产生神经元后代的内在偏见。”

这一新发现反驳了细胞重编程的流行理论，即任何发育的细胞都可以通过注入转录因子而被诱导转换为完全不相关的细胞类型。

该研究的第一作者、多伦多大学唐纳利细胞和生物分子研究中心的研究Justin Belair-Hickey说：“我们认为，大多数细胞重编程的病例可以归因于一种罕见的、多潜能的干细胞，这种干细胞遍布全身，在成熟细胞群中处于休眠状态。人们并不完全理解为什么重编程往往是一个低效的过程。我们的数据通过证明神经嵴干细胞是少数能够产生所需的重编程细胞类型的干细胞之一来解释这种低效率。”

神经嵴细胞，可以在皮肤的毛囊下面找到，基因上倾向于发育成神经元。这并不意外，因为皮肤中的许多细胞类型起源于胚胎中与神经元相同的位置：外胚层。外胚层是胚胎发育过程中形成的三层细胞中的最外层。

这个团队是通过他们自己的问题来进行这项研究的，即如何从细胞身份的灵活性方面解释细胞重编程研究的实验数据。这包括一个胚胎层的成熟细胞如何被直接重编程为另一个胚胎层的成熟细胞的理论，即使这三个胚层是由不同的发育历史分开的。他们假设细胞重编程只能发生在干细胞到成熟细胞之间，而成熟细胞和干细胞来自同一胚层。

“我认为直接重编程的说法要么言过其实，要么是基于对数据的不准确解读，”Belair-Hickey说。“我们开始证明细胞的身份比细胞重编程领域所提出的更加明确和稳定。乍一看，我们似乎发现了可以被重新编程为神经元的皮肤细胞，但我们实际上发现的是皮肤中来自大脑的干细胞。”

神经嵴干细胞遍布全身，包括皮肤、骨骼和结缔组织。它们遍布全身，能够被重新编程为多种类型的细胞，并且可以在皮肤内收集，这使它们成为干细胞移植治疗疾病的高潜力候选者。

“神经嵴干细胞可能被其他研究细胞重编程的人所忽视，因为尽管这些细胞遍布全身，但它们也很罕见，”van der Kooy解释说。“因此，它们可能被误认为是各种类型组织的成熟细胞，这些细胞可以被重新编程为其他细胞类型。我认为我们发现的是一组独特的干细胞，可以通过研究来了解细胞重编程的真正潜力。”

Neural crest precursors from the skin are the primary source of directly reprogrammed neurons