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研究人员从人类干细胞制造血清素神经元
点击次数:472 发布时间:2015-12-21
 

研究人员从人类干细胞制造血清素神经元

威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin-Madison,UW-Madison)从干细胞开发神经元的者Su-Chun Zhang(张素春),已经创建出制造血清素(serotonin,5-羟色胺)的特定神经细胞。

血清素是一种在大脑中发挥广泛作用的信号化学物质,影响情绪、睡眠、焦虑、抑郁、食欲、脉搏和呼吸。也涉及严重的精神疾病,比如精神分裂症、双相情感障碍和抑郁症。

“血清素基本上会调节大脑功能的各个方面,包括运动”Zhang说道。位于大脑后部一个结构中的少量神经元会将血清素递送到大脑的几乎每个部分,血清素因而具备了广泛的影响力。

Su-Chun Zhang实验室创造的人类产生血清素的神经元,生成自诱导多能干细胞。蓝色指示细胞核,红色和绿色指示这些神经元的典型标记物。

这项今日发表于《自然-生物技术(Nature Biotechnology)》期刊的研究,从两种类型的干细胞开始:一种源于胚胎,另一种来自成人细胞。由于血清素神经元在出生之前形成,因此研究人员必须重建子宫中大脑发育的化学环境,Zhang说道。

“这听起来相当简单,而且我们已经制造了很多不同类型的神经细胞。此处,使用一种专门设计的分子序列,我们必须指导干细胞发展成特定的命运。如果考虑到制造血清素神经元所需的条件是罕见的,在发育过程中仅仅存在于大脑中一个小小的位置,就会意识到这是特别困难的。”

这些细胞表现出对电刺激的预期响应,并产生了血清素。

虽然其他科学家已经将干细胞生成某些类似的血清素神经元,但这次的研究确凿得多,论文*作者、UW-Madison 卫斯曼中心科学家Jianfeng Lu说道,“以前,实验室中仅能从多能干细胞生产几个百分点的血清素神经元,数量太少,很难对这些细胞进行研究。如果你检测的10神经元中只有两个是血清素神经元,那么检测血清素的释放是不可能的。”

这些神经元是基于细胞标记被确定的(而不是通过检测血清素释放来确定),“不足以说明这些是功能性血清素神经元”Lu说道。

为了确认新细胞能像血清素神经元那样发挥功效,“我们表明,这些神经元对一些FDA批准通过血清素通路调节抑郁和焦虑的药物有响应”Zhang说道。

虽然之前尝试“遵循从老鼠研究中获得的知识”,但新研究使用了其他生长因子,Zhang说道,“这不是确切的试验和错误,我们需要遵循一些规则,但我们必须一点点地进行完善——一次一种化学物质——直到得出浓度和时点,然后检查和复核结果。这就是为什么它需要时间。”

虽然衍生自干细胞的细胞通常被用来测试药物毒性,Zhang对于这些血清素神经元却有着更高的目标。“我们认为这些(细胞)可以帮助开发新的、更有效的药物,尤其是与更高的神经功能相关,难以在小鼠和大鼠中建模的药物”他说道,“特别是,由于这些细胞来自人类,则可能对抑郁症、双相情感障碍或焦虑症患者带来益处。这些是zui棘手的精神疾病,我们目前还没有好的治疗药物。”

由于神经元可以生成自诱导多能干细胞,而诱导多能干细胞可以从患者皮肤细胞产生,“这可能对寻找抑郁症等精神疾病的疗法是有用的”Lu说道,“通过识别个体差异,这可能是通向个性化医疗的一个步骤。我不想仅仅是在科学期刊上发表论文,我希望我们的工作能够影响人类健康,能够改善人类的生活条件。

 

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