培養(yǎng)皿中可獲成熟腦細(xì)胞 神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療受益
上傳日期：2013-08-06 08:42:01 瀏覽次數(shù)：6067 次
通過對腦神經(jīng)細(xì)胞（神經(jīng)元）的研究，從而獲得老年癡呆癥、精神分裂癥和自閉癥等復(fù)雜神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療方法（或藥物），是當(dāng)前國際生命科學(xué)界的研究熱點(diǎn)。但此前研究者只能從死亡的患者身上獲取腦神經(jīng)細(xì)胞，大大影響了研究的質(zhì)量和效率。
華人科學(xué)家、賓夕法尼亞州立大學(xué)生物系教授陳功團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)最新研究成果，找到了獲取神經(jīng)元的理想替代方法：基于一種開拓性的新技術(shù)，通過對皮膚細(xì)胞的基因組重新編程和分化來獲取成熟的大腦細(xì)胞即神經(jīng)元。這一成果使得老年癡呆癥，精神分裂癥和自閉癥等復(fù)雜神經(jīng)系統(tǒng)疾病的研究更加安全有效。該研究成果日前發(fā)表在《干細(xì)胞研究》雜志上。
“這項(xiàng)研究的重要意義，是在培養(yǎng)皿中創(chuàng)造出與人類大腦中自然生長的神經(jīng)元功能非常接近的成熟人腦神經(jīng)元，用來進(jìn)行人腦疾病的研究”。陳功表示，此技術(shù)將來可以用于開發(fā)基于病人自身基因和細(xì)胞信息的個(gè)性化治療方案。
此前，科學(xué)家們已可通過將病人的皮膚細(xì)胞基因組重編程而誘導(dǎo)出多功能干細(xì)胞。在此項(xiàng)研究中，陳功和他的團(tuán)隊(duì)將人的誘導(dǎo)型多功能干細(xì)胞高效地分化成為成熟的人腦神經(jīng)元，其功能和大腦自身的神經(jīng)元非常接近?！霸诖竽X的自然環(huán)境中，神經(jīng)元總是和星型膠質(zhì)細(xì)胞有密切聯(lián)系，后者在大腦中含量很豐富，并且有輔助神經(jīng)元正常工作的功能。所以我們預(yù)測這種緊密的接觸對于干細(xì)胞分化的神經(jīng)元也應(yīng)起著重要的作用。”陳功說。
為證明這一設(shè)想，他們首先將誘導(dǎo)型多功能干細(xì)胞培養(yǎng)轉(zhuǎn)化成神經(jīng)干細(xì)胞，也就是有分化為神經(jīng)元潛能的干細(xì)胞。接著，他們把這些神經(jīng)干細(xì)胞培養(yǎng)在由單層膠質(zhì)細(xì)胞組成的支持細(xì)胞層上，使得這兩種細(xì)胞能夠相互緊密接觸。
“我們發(fā)現(xiàn)這些培養(yǎng)在膠質(zhì)細(xì)胞上的神經(jīng)干細(xì)胞非常高效地分化成了成熟的神經(jīng)元，這些細(xì)胞的行為與單獨(dú)培養(yǎng)在培養(yǎng)皿中的神經(jīng)干細(xì)胞完全不同，就像星形膠質(zhì)細(xì)胞一直在給神經(jīng)干細(xì)胞加油，再告訴它們怎么做，并且?guī)椭鼈兺瓿赊D(zhuǎn)化為神經(jīng)元的使命?！标惞φf。
為證明這些在膠質(zhì)細(xì)胞支持下成長的神經(jīng)元的優(yōu)越性，陳功和他的博士研究生唐欣使用電生理記錄方法，證實(shí)了在膠質(zhì)細(xì)胞的支持下神經(jīng)元之間形成了更多的神經(jīng)突觸連接。在另一組實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)把神經(jīng)干細(xì)胞培養(yǎng)在膠質(zhì)細(xì)胞上一周后，研究者們就發(fā)現(xiàn)新分化的神經(jīng)元已經(jīng)能夠發(fā)放動作電位，即在大腦中所有神經(jīng)元都具有的快速電興奮信號。有趣的是，當(dāng)把人類神經(jīng)干細(xì)胞加入到事先培養(yǎng)好的小鼠神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)里時(shí)，“我們發(fā)現(xiàn)，僅僅一周內(nèi)，人類神經(jīng)元和小鼠神經(jīng)元之間就形成了很多的神經(jīng)突觸傳遞。”陳功認(rèn)為，這些“突觸傳遞”的形成是因?yàn)樯窠?jīng)元與其臨近神經(jīng)元直接接觸，并釋放被稱為神經(jīng)遞質(zhì)的化學(xué)信號來調(diào)節(jié)鄰接神經(jīng)元的活動。
“現(xiàn)在研究者可以從活著的患者身上通過安全微創(chuàng)的方法取得皮膚細(xì)胞，并把它們轉(zhuǎn)化為大腦細(xì)胞來模擬此患者自身大腦細(xì)胞的活動。”陳功說，通過這種方法，研究者能夠運(yùn)用這些與患者自身大腦細(xì)胞極為相近的神經(jīng)元來研究某種特定藥物的影響，從而大大消除了在患者身上產(chǎn)生副作用的風(fēng)險(xiǎn)。
“患者可以在不需要服用藥物的情況下用自身的類似腦細(xì)胞進(jìn)行藥物實(shí)驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)低風(fēng)險(xiǎn)的個(gè)性化治療方案?！保▉碓矗喝嗣袢請?bào)）