阿尔茨海默氏症、精神分裂症和自闭症现在可以用皮肤细胞重新编程的成熟脑细胞来研究

阿尔茨海默氏症、精神分裂症和自闭症等难以研究的疾病现在可以更安全有效地进行探测，这要归功于一种从重新编程的皮肤细胞中获得称为神经元的成熟脑细胞的创新方法。宾州州立大学生命科学教授、生物学教授、研究团队负责人龚晨表示:“这项研究最令人兴奋的部分是，它提供了直接疾病建模的希望，允许在培养皿中创造成熟的人类神经元，这些神经元的行为非常像人类大脑中自然生长的神经元。”Chen补充说，这种方法可以根据患者自身的遗传和细胞信息为他们量身定制治疗方案。这项研究将发表在该杂志上干细胞研究．

“显然，我们不想切除某人的大脑细胞进行实验，所以在培养皿中重建病人的脑细胞是研究目的的下一个最佳选择药物筛选陈说。陈解释说，在早期的工作中，科学家们已经找到了一种重新编程的方法皮肤细胞从病人变成非特化的或无分化的多能干细胞(万能)。“多能干细胞就像一张白纸，”陈解释道。“在开发过程中干细胞分化成许多不同的、专门的细胞类型，如肌肉细胞、脑细胞或血细胞因此，在从皮肤细胞中生成iPSCs后，研究人员可以将它们培养成脑细胞或神经元，这样就可以在培养皿中安全地进行研究。”

现在，在他们的新研究中，Chen和他的团队已经找到了一种方法，可以更有效地将iPSCs分化为成熟的人类神经元，产生与大脑神经元行为相似的细胞。Chen解释说，在自然环境中，神经元总是在被称为星形细胞的附近发现星形胶质细胞这些物质在大脑中大量存在，有助于神经元正常运作。Chen解释说:“因为神经元在大脑中与星形胶质细胞相邻，我们预测这种直接的物理接触可能是神经元生长和健康不可或缺的一部分。”

为了验证这一假设，Chen和他的同事们开始培养ipsc衍生的神经干细胞，这是一种有潜力成为神经元的干细胞。这些细胞被培养在单细胞厚的星形胶质细胞层上，这样两种类型的细胞就可以物理接触。

陈说:“我们发现，这些在星形胶质细胞上培养的神经干细胞更有效地分化成成熟神经元。培养皿中．“就好像星形胶质细胞在为干细胞加油，告诉它们该做什么，并帮助它们完成成为神经元的使命。”

为了证明生长在星形胶质细胞旁边的神经元的优越性，Chen和他的合著者使用电生理学记录技术来证明生长在星形胶质细胞上的细胞有更多的突触事件——信号从一个神经细胞发送到其他神经细胞。在另一项实验中，在神经干细胞与星形胶质细胞相邻生长仅一周后，研究人员发现，新分化的神经元开始产生动作电位——大脑中所有神经元中都会出现的快速电兴奋信号。在最后的测试中，团队成员将人类神经干细胞加入到小鼠神经元的混合物中。陈说:“我们发现，仅仅一周后，老鼠神经元和人类神经元之间就有了很多‘交叉对话’。”他解释说，当一个神经元与相邻神经元接触并释放一种称为神经递质的化学物质来调节相邻神经元的活动时，就会发生“串音”。

陈说:“以前的研究人员只能从患有阿尔茨海默氏症、精神分裂症和自闭症等疾病的已故患者身上获得脑细胞。”“现在，研究人员可以从活着的病人身上提取皮肤细胞——这是一种安全且微创的程序——并将它们转化为模仿病人自己脑细胞活动的脑细胞。”Chen补充说，通过使用这种方法，研究人员还可以弄清楚特定药物是如何影响特定患者自身的大脑细胞这种药物无需患者亲自尝试，从而消除了产生严重副作用的风险。陈说:“患者可以成为自己的小白鼠，设计自己的治疗方案，而不必直接进行实验。”

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