發布時間：2019-07-03
中國科學院神經科學研究所 李三蘭
“不要問我從哪里來
我的故鄉在遠方
為什么流浪
流浪遠方
流浪……”
回首過去的一個月，我的腦海中始終回蕩著這熟悉的旋律。我想我永遠也不會忘記我剛剛度過的驚心動魄的三十天。這一刻我的身體被濃度為百分之四的多聚甲醛浸透，我的一切活動被它禁錮，我眼前浮現的是那個從遠方走來的自己。
我原來是星形膠質細胞
我的曾用名是星形膠質細胞，現在的我叫誘導的神經元。
在短短一個月的時間里我和千千萬萬的同胞一起經歷了我們人生最大的一次冒險，脫胎換骨、重獲新生。
翻一下我的族譜，其實我來自于一只實驗室里的小老鼠，可就在它出生后第五天的那個下午，它犧牲了。實驗者將它的腦組織取出來，剪成小塊分離出膠質細胞——它們就是我的祖輩，其生命力十分頑強，在經歷了“剪刀手”胰蛋白酶的圍攻后，在組織塊中被打散成一個個獨立的細胞，不過也有一些同伴因為不堪“折騰”而死去。
幸存者在培養皿中生活了大概一周時間。那是平靜的一周，那里有豐富的食物、充足的氧氣，大家肆意生長繁衍，群體不斷擴大，直到占領整個培養皿。而我，就是這些幸存者的其中一個后代。
生活不會總是一帆風順，有一天我們正吃著糖果唱著歌，剪刀手胰蛋白酶再次降臨了，我們不得不和家人分開，最后我和一群同胞被丟進了一個小小的房間。接下來發生的事情讓我終身難忘。
一群我們從未見過的生物入侵了我們的房間，它們像異形一樣包圍我們，吸附在我們身體表面，褪去外衣，然后神秘地進入了我們的身體。后來我才知道它們的名字叫做慢病毒。慢病毒將能夠影響神經元命運的種子撒在了我們身體里，它們快速地生根發芽，我們的世界也隨之發生了天翻地覆的變化。
眼看著有些同伴在掙扎中死去，尸體就漂浮在我的周圍，而我自己也能感覺到自身正在發生著的劇變：被入侵大約一周后，我發現我扁平的身體變得圓鼓鼓，而新長出來的手也是又細又長；與此同時，我的內心也發生著奇妙的變化，似乎有一股力量要噴涌而出。再看看身旁的同伴，活下來的大都不是原來的模樣，不過也有極少數的同胞幸免于病毒感染，依舊還是當初的樣子。
每隔兩三天，實驗者給我們補給營養的時候，我們也趁機放放風。有時候我們會被放到顯微鏡下，聚光燈下我們成了舞臺的主角。
“誘導得不錯，好多看起來都像神經元！”
從他們的對話中，我知道，我已經有了一個新的名字——誘導的神經元。
圖1：從小鼠腦中分離出膠質細胞并通過病毒感染誘導成為神經元（李三蘭 繪制）
誘導的神經元，誘導的神經元……我不停念叨著這幾個字，心中的疑慮也一天天在生長：
為什么要把我們膠質細胞誘導成神經元？
誘導的神經元和真正的神經元有什么不一樣？
我的祖先是膠質細胞，現在我到底是什么？
我忍不住問身旁的小伙伴，可他也僅僅知道神經元與我們的祖先——膠質細胞一樣住在腦袋里而已。既然同樣都是腦細胞，為何要讓我們經歷痛苦被誘導成神經元？
對于真正的神經元，我所知甚少。看著自己的身體，我開始想象神經元的樣子。難道就和我現在一樣，有著圓鼓鼓的身體和長長的手？
三周就這樣過去了，我的手變得更長了，還像樹枝一樣，長出很多分叉。我遇到的細胞也越來越多，有些只是擦肩而過，而有些會建立深厚的友誼，就像命中注定，我們會聯系在一起。聽同伴說，這種特殊的聯系叫做突觸，突觸讓神經元彼此交流、心意相通。
但我的心中還是有很多疑惑沒有解除，直到有一天，我碰到了另一位博學的同伴，是他給了我答案。
它見到我的時候，甚是歡喜，還不停夸贊我的美貌，我的成熟。我卻不以為然。它告訴我，它也是誘導的神經元，雖然它的手還是又短又粗，看起來還有好幾分膠質細胞的模樣。即便如此，它還是以此為傲，因為它也算是半個誘導的神經元了。
“膠質細胞和神經元本來就是宗親，不過在外人看來，神經元是貴族，膠質細胞只能是平民。神經元與神經元組成的神經網絡可以實現各種功能，這就是神秘而偉大的神經元網絡！可是如此優秀的神經元也有著天生致命的弱點。他們結構精細，卻容易受傷，關鍵是受傷后修復能力有限，因為神經元一旦生成后就很難再分裂。如果神經元受傷了，大腦的功能會受到嚴重的影響。膠質細胞似乎生來就是配角，他們總是圍著神經元轉悠，忙忙碌碌一生也很難被人們記住。有多少膠質細胞夢寐以求能夠變成神經元，變得被人們重視！直到有一天機會從天而降，他們被選中，被誘導，變成了神經元。這個過程即使痛苦萬分，即使他們中的有些細胞變得不倫不類，或者哪怕有一點點像神經元，他們都會歡欣鼓舞，死而無憾！想一想那些沒有走到現在的同胞，它們就倒在我們身旁，幸存的我們應該加倍努力變得更成熟、更接近真正的神經元……”
聽著他的述說，我慢慢釋然了。對于成為真正的神經元我也充滿了向往，可是我又忽然變得不安。我不知道現在的我是否已經成為真正的神經元？我是否能夠替代那些傷病甚至死亡的神經元發揮正常的功能？
一個月很快就過去了，在這個小小的才兩平方厘米的培養皿空間里我有了自己的朋友圈，我們的手緊緊握在一起，彼此分享最新的動態，見證點滴的成長。
我是真正的神經元嗎
終于有一天，我被拿出培養箱，實驗者將要用一種稱之為膜片鉗的技術為我做個生理檢查，看我能否成為一個合格的神經元。我充滿了自信，因為至少從外表來看，我已經接近一個成熟神經元的樣子了。等了半天，終于輪到我了。一根管子吸住我的身體，我打了個趔趄，不過還是站穩了腳跟。實驗者打開一個檢查項目，點擊開始，然后滿眼期待地盯著屏幕。突然我全身發麻，原來是觸電了，緊接著我又感受到那股曾經在我體內噴涌的力量，是那么強大，那是我的心跳，屏幕上跳出一座座高高的山峰。“哇，好多動作電位，這個神經元誘導得相當成熟呀！”實驗者驚喜地說道。
圖2：膜片鉗技術檢測神經元的生理活性（李三蘭 繪制）
這不是科幻，這是科學，實實在在的科學。
我們所經歷的從膠質細胞轉變成神經元的過程就叫做轉分化。像膠質細胞這樣能被轉化成神經元的還有很多其他類型的細胞。比如最常見的成纖維細胞，這種細胞易于獲得而且培養簡單，是轉分化的首選。
我們膠質細胞與神經元本是同根生，從某些方面來講更接近神經元，這也是我們被選中的原因之一。另外大腦里有數量頗豐的膠質細胞，如果可以在神經元生病的地方將我們就地轉化，或許能為治療如帕金森病、阿爾海默茲癥等神經系統頑疾增加一種選擇。
期望總是美好的，要讓這項技術更好地投入應用卻還有很多現實問題亟待解決。比如：如何誘導得到特定類型的神經元（如多巴胺能神經元）？人的大腦區域差異很大，不同區域的同種神經元生活習性也很可能不一樣，那么如何得到帶有區域特征的特定神經元？轉分化的過程迅速而劇烈，但是神經元命運的火種是如何在膠質細胞里面引燃的呢？
路漫漫其修遠兮，人將上下而求索。
生理檢查終于結束了，離開溫室的我們已經被空氣中的細菌包圍了，我們筋疲力盡，奄奄一息。還有另一項檢查在等著我們。在形態變化上我們看起來已經成功了，可是本質上我們已經成為神經元了嗎？神經元和膠質細胞表達的很多蛋白都不一樣，而正是神經元才有的蛋白質在執行著神經元的特殊使命。比如現在的我和其他誘導的神經元是通過我們之間形成的突觸結構進行交流的，而膠質細胞之間是沒有這種結構的。神經元突觸的形成及其正常運行需要很多特定蛋白的表達，比如需要一種稱為突觸蛋白（synapsin）的蛋白質。再比如，現在我的手又細又長，我的骨架已經變成神經元特有的了嗎？接下來的檢查，實驗者將通過抗體染色進行檢測。所選取的抗體是能夠特異性識別并結合這些蛋白的。實驗者拿出早已為我們準備好的試劑，上面標示的是百分之四多聚甲醛。這是一種交聯劑，也是一種防腐劑。喝下它，我的細胞膜將不再流動，我的心臟將不再跳動，仿佛被《冰雪奇緣》里面的姐姐施了魔法，轉眼間只見千里冰封，萬物凝固……緊接著實驗者將特定的抗體孵育在我們周圍，抗體進入我們體內，憑借著本能找到它獨一無二的另一半——抗原（就是神經元體內的各種蛋白），它們緊緊結合在一起。那實驗者是怎么發現它們的呢？巧妙的是，實驗者早已偷偷地在抗體身上加了一盞燈，沒錯，就是熒光基團。熒光基團能夠激發出特定波長的光，比如常見的紅綠藍可見光，還有紅外這種不可見光。在熒光顯微鏡的幫助下，特定的抗體就暴露了它所結合的蛋白。眼見為實，這樣實驗者就可以看到我是否有神經元的蛋白了。
我知道我即將死去，可是我并不害怕，死得其所四個字是我想說的。膠質細胞轉分化成為神經元的道路還很長，我的犧牲是為了其他同伴更好地走下去，所以我愿意。或許永遠也沒人知道到在被多聚甲醛浸透的那一刻我痛并笑著……
（謹以此文，獻給那些為科學實驗犧牲的小老鼠，以及它們的膠質細胞。感謝給此文提出很多修改意見的唐騁、袁潔、尹陳以及鄧菡菲同學，還有程樂平研究組的饒志萍和韓素娥同學）
（審稿：程樂平、顧勇）
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