神经系统疾病是一类大脑和脊髓神经元损伤病变的疾病状态,常见的神经系统疾病有帕金森病(Parkinsons’s disease,PD)、阿尔茨海默病(Alzheimer、disease,AD)、脑卒中和脑损伤等,据1982尔卫生部调作,中国患各类神经疾病的病人约5.4%。此类疾病发病后大多不可逆,且目前还没有特效药物,不仅严重影响了患者生活质量,给家庭和社会增加了沉重的负担。尽管成人脑内存在可进行神经再生与修复的内源性神经干细胞,但其产生新生神经细胞进行损伤修复的能力十分有限。人多能干细胞是一种处于未分化状态、具有自我复制能力和多向分化能力的原始细胞。在体外通过转录因子诱导,人多能干细胞能够分化得到神经、骨骼、皮肤等人体任何细胞、组织甚至器官,可以对病变、衰老、损伤的组织器官进行修复或替代,在再生医学领域具有很大的潜在价值和前景。利用人多能干细胞来源的神经细胞替代病变神经组织,给神经退行性疾病的治疗提供了新的手段。目前研究者已在在疾病动物模型中证明,移植体外分化的神经元能够有效修复受损神经功能。然而,将人多能干细胞来源的细胞运用于临床治疗,应首先排除未分化的干细胞造成的潜在成瘤风险。因此,如何从供体细胞中移除未分化的细胞,促进供体细胞向成熟神经元分化是目前细胞治疗领域亟待解决的问题。端粒长短与细胞寿命密切相关,其合成又依赖于端粒酶。正常人体分化末端细胞几乎无端粒酶活性表达,而肿瘤和干细胞等分裂增殖旺盛的细胞中均有活化的端粒酶表达。齐夫多定(3’-叠氮-3’-脱氧胸苷;3’-azido-3’-deoxythymidine;AZT;zidovudine)是一种抗逆转录病毒药物,能有效阻止病毒复制,在临床上作为艾滋病治疗一线用药已应用多年。此外,AZT还是一种有效的端粒酶抑制剂,它能够选择性结合端粒,抑制端粒酶活性,诱导增殖旺盛的肿瘤细胞衰亡。研究亦表明,端粒酶以高水平存在于发育中及成年大脑的神经祖细胞中。因此,我们提出假设,在多能干细胞向神经元分化的阶段,使用AZT抑制神经干细胞中的端粒酶可以有助于其向成熟的神经元分化。本课题旨在利用AZT具有的端粒酶抑制剂特性,在干细胞体外分化至神经祖细胞阶段将其加入培养体系中,观察AZT是否降低未成熟神经前体细胞的增殖能力,并促进神经元的成熟。我们发现,在神经干细胞分化阶段,向体外分化的细胞培养体系中加入适当浓度的AZT能够有效降低细胞分裂增殖能力,细胞增殖标记物KI67,PH3等显著下降;神经干细胞相关标记物SOX2、神经前体标记物PAX6的表达显著下降;神经元标记物TUJ-1,MAP2等的表达显著增加;皮质神经元标记物TBR1、TBR2、CTIP2、SATB2的表达显著提高。这些结果提示AZT抑制细胞分裂,促进了神经干细胞向皮质神经元分化。同时,在细胞分化过程中给予AZT还增加了神经元细胞形态丰富度,统计发现,神经元的一级突起的数量、轴突的长度以及突触的数量都有增加。这些结果提示,AZT处理后分化的神经元成熟度显著提高。在体外实验的基础上,我们将AZT处理过的人多能干细胞来源的神经细胞移植入免疫缺陷小鼠脑中,移植4周后发现对照组的细胞仍具有较强的分裂增殖能力,在神经玫瑰花环样结构(神经上皮细胞)中KI67和PH3阳性表达率较高,而AZT处理组中KI67水平则明显下降,且海马颗粒细胞标记物PROX1表达上升;移植10周后发现AZT组中的TBR1与CTIP2表达水平高于对照组。这些结果提示经由AZT处理过的神经前体细胞在体内其分裂能力下降,神经元发育成熟的进程被加快。因此,本研究表明AZT不仅可降低细胞移植后的成瘤风险,还缩短了神经分化成熟的周期。这为人多能干细胞移植治疗神经退行性疾病的临床实践提供了新的思路,对再生医学的临床应用具有重要意义。