Nature发文再次关注“神经再生”研究真实性，付向东最新回应

图片来自cell.com

导读

【资料图】

6月7日，约翰霍普金斯大学教授Seth Blackshaw再次质疑付向东实验的真实性，直指“敲除Ptbp1无法诱导‘星形胶质细胞转化为功能性神经元’（glia-to-neuron）”。

事实上，这项研究不是第一次被质疑了。2021年9月，美国得克萨斯大学西南医学中心的张春立教授就曾在Cell上发文质疑，付向东实验中的“新生神经元”是否真的存在。

这一切争端都起源于2020年6月付向东团队在Nature上发表的一项重磅论文。当时付向东团队发现敲除Ptbp1后，星形胶质细胞能转化为功能神经元。

“神经元再生”无疑给治疗老年痴呆、帕金森等神经退行性疾病带来了治愈的希望。该研究一经报道后立即引“爆”整个生命科学界，可当讨论的热潮褪去后，不少科学家也冷静下来并提出质疑：敲除Ptbp1真的能够将胶质细胞完美地转化为神经元吗？

面对质疑，付向东教授也在第一时间发文回应。

周 晨 | 撰文

01

争议的“神经元再生”法

我们常见的脑萎缩、老年痴呆症、帕金森综合征，都属于神经退行性疾病，致病根源在于神经元或神经元髓鞘的丧失导致。

长期以来，修复神经元一直都是解决神经退行疾病的攻坚点。如果能使神经元再生，神经退行性疾病的治疗或许能迎刃而解。

2020年，付向东团队的一项研究为神经元再生找到了突破口。付向东团队发现，通过敲除一种名为 PTB 的 RNA 结合蛋白（Ptbp1），胶质细胞能够有效转化为功能性神经元。

付向东团队通过慢病毒敲低了星形胶质细胞中的Ptbp1，四周后发现一半以上的星形胶质细胞表现出了神经元的形态学特征；之后研究团队又通过腺病毒相关载体（AAV）敲除了小鼠大脑中的 Ptbp1，胶质细胞同样转化为了神经元。

研究结果一出，可谓是一石激起千层浪。

图源西湖大学官网

此前，胶质细胞向神经元转变的神经再生策略一直都不稳定，成功率也参差不齐。而敲除Ptbp1得到的功能性神经元“近乎完美”，不仅成功率上升了，质量也得到了保证。

无疑，该研究为神经元再生打开了新世界的大门。

可当“沸腾声”过后，质疑声逐渐涌现。

2021年9月，美国得克萨斯大学西南医学中心的张春立教授就曾复刻了付向东团队的实验，并在Cell上发文质疑，付向东团队得出的所谓“新生神经元”，可能只是大脑本身的神经元。

一时之间，敲除Ptbp1的方法陷入了舆论争议中，在当时付向东本人并没有回应该争议。

02

学界再次质疑“神经再生”

6月7日，付向东的实验再次被质疑，约翰霍普金斯大学教授Seth Blackshaw质疑其实验的真实性。

Blackshaw指出，付向东团队得出的研究结论可能是在一些神经元表达泄露的小鼠上获得的，而这部分的小鼠理因在实验一开始前就要剔除。付向东团队在观察Ptpb1敲除诱导星形胶质细胞向神经元转化的过程中，实际上缺乏必要的变量控制。

Seth Blackshaw

Blackshaw团队采用了谱系示踪系统和单细胞RNA测序（scRNA-seq），分析携带Ptpb1杂合或纯合突变体的星形胶质细胞，通过敲除Ptpb1观察胶质细胞的状态。

最终Blackshaw团队得出的结论是：无论神经元是否损伤，敲除Ptbp1都不会诱导星形胶质细胞向神经元转换。

他们还检查了Ptpb1缺失是否会改变胶质细胞的生理特性，发现在敲除Ptbp1并没有出现神经元的生理特性。

之后，实验室又用了单分子荧光原位杂交技术，证实大多数星形胶质细胞标志物的表达在敲除Ptbp1后仍保持不变，并且没有观察到神经元特异性基因的诱导。

事实上，这也不是Blackshaw首次质疑付向东的实验，早在2021年10月，他就提出了质疑。当时，Blackshaw在BioRxiv上发表文章称，在敲除视网膜穆勒胶质细胞（retinal Mϋller glia）和大脑星形胶质细胞（Astrocytes）中的Ptbp1后，并没有发现胶质细胞转向神经元的过程。

03

付向东最新回应

对于Blackshaw的质疑，付向东团队也在同一期Nature中进行了回应，称Blackshaw的重复实验存在一定的缺陷。

付向东团队表示，胶质细胞向神经元细胞转化这种表型是可以预测的，因为Ptpb1 突变已被证明会阻止胚胎干细胞和神经干细胞的增殖和分化。对Ptbp1敲除与敲除后的反应类似于另一个主要的负性神经发生调节因子——REST，REST敲低后会促进神经发生，但如果敲除则会导致神经干细胞和成熟神经元的死亡。越来越多的基因敲低后有不同表型，但敲除后表现出基因补偿。

从机制上来讲，已知Ptbp1下调可在大多数细胞类型中诱导其新的区域旁系Ptbp2，Ptbp1和Ptbp2同时缺失则会导致细胞死亡。

付向东还表示，我们已证明胶质细胞成功地转化神经元需要在Ptbp1敲低的细胞中降低Ptbp2表达，这在大脑发育过程中观察到的情况也是一样的。这种动态调节Ptbp2在神经发生过程中很容易解释不同的表型，敲低与敲除诱导：在Ptpb1敲低细胞中，Ptbp2可能仍然能够进行动态调控；然而，在Ptbp1敲除细胞中，诱导的Ptbp2可能被迫维持在高水平，以确保细胞的活力，从而防止神经元重编程过程中所需的连续下调。

付向东在回应中指出了Blackshaw团队实验的缺点：1.scRNA-seq实验无生物重复；2.除皮层外，纹状体和黑质中大量纯合子Ptpb1敲除细胞的完整性受到损害；3.野生型PTBP1+细胞和Ptpb1基因敲除的脑组织总体密度不变，这提示Cre低效表达，无法驱动星形胶质细胞中GFP的表达和Ptbp1敲除。

付向东总结道，正如前面所记载的那样，在许多生物系统中，Ptbp1敲除与Ptbp1敲除可能产生不同的表型。尽管我们这种可能性仍有待验证：观察到的星形胶质细胞向神经元的转化可能是由于现有神经元渗漏导致，但当前scRNA-seq和免疫染色数据表明星形胶质细胞亚类或星形胶质细胞样与成熟星形胶质细胞相比，具有更高的分化能力，能重新构建神经元谱系，这一可能性有待于未来的研究。

参考资料

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，体内胶质细胞向神经元转分化，究竟可不可行？.生物世界.

4.『争鸣』“glia-to-neuron”研究需谨慎，谱系示踪不可缺——否定敲除Ptbp1后可以诱导胶质细胞转分化为神经元.BioART.

标签：