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Cell Stem Cell:科学家成功将干细胞演变成为大脑皮质中间神经元

来源:生物谷 2013-05-05 21:39

2013年5月5日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,费城儿童医院和Sloan-Kettering癌症研究所的科学家领导的一个研究小组在Cell Stem Cell杂志上公布了他们最新的研究成果。

医学研究人员操纵人干细胞成为在神经发育障碍如癫痫,精神分裂症和自闭症中发挥重要作用的脑细胞。新的细胞模型系统让神经科学家能研究大脑的正常发展以及确定神经精神疾病下具体的生物信号的中断情况。

在当前研究中,科学家们将干细胞变成大脑皮质中间神经元,一类通过释放神经递质GABA控制脑神经元回路电脉冲的脑细胞。中间神经元就像一个乐队指挥,同步触发其他脑细胞兴奋。

然而,当中间神经元故障,同步性被破坏,可导致癫痫发作或精神障碍。不像肝脏疾病,研究人员可以对部分病人肝活检,神经科学家没有一个活生生的病人来进行脑组织活检。

因此,重要的是利用脑组织细胞培养模型研究神经系统疾病。值得注意的是,在目前的研究中,当一起培养时,人来源的细胞与小鼠其他类型脑细胞“接通电源”。

Anderson说,这些相互作​​用使得研究团队观察到前脑发育过程中细胞之间信号转导。Anderson解释说,他和同事们用自己的细胞模型可以更好地确定大脑发育过程中发生的分子事件。研究人员通过选择性地操纵中间神经元的基因,更好地了解基因的异常如何扰乱脑神经元回路,并导致特定疾病。

最终,这些研究可能有助于识别分子治疗靶点,开发更有效的神经精神疾病治疗药物。此外,Anderson实验室正在研究来自染色体22q.11.2缺失综合征患者皮肤样​​本干细胞中间神经元,这种遗传性疾病长期以来一直在费城儿童医院内开展研究。

在这种多系统疾病中,约三分之一的患者有自闭症,这三分之一的患者中又有一部分人患上精神分裂症。调查模型中细胞的基因和信号通路的作用,可能会发现与此综合征患者神经问题相关的特定基因。(生物谷Bioon.com)

Directed Differentiation and Functional Maturation of Cortical Interneurons from Human Embryonic Stem Cells

Asif M. Maroof,et al.

Human pluripotent stem cells are a powerful tool for modeling brain development and disease. The human cortex is composed of two major neuronal populations: projection neurons and local interneurons. Cortical interneurons comprise a diverse class of cell types expressing the neurotransmitter GABA. Dysfunction of cortical interneurons has been implicated in neuropsychiatric diseases, including schizophrenia, autism, and epilepsy. Here, we demonstrate the highly efficient derivation of human cortical interneurons in an NKX2.1::GFP human embryonic stem cell reporter line. Manipulating the timing of SHH activation yields three distinct GFP+ populations with specific transcriptional profiles, neurotransmitter phenotypes, and migratory behaviors. Further differentiation in a murine cortical environment yields parvalbumin- and somatostatin-expressing neurons that exhibit synaptic inputs and electrophysiological properties of cortical interneurons. Our study defines the signals sufficient for modeling human ventral forebrain development in vitro and lays the foundation for studying cortical interneuron involvement in human disease pathology.

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