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Stem Cell Rep:重大突破!科学家从培养皿中培养出“大脑组织”

来源:生物谷 2017-04-17 09:29

图片来源:www.sciencedaily.com

2017年4月17日 讯 /生物谷BIOON/ --大脑是人类机体中最复杂的器官,由于其具有一定的复杂性以及一些道德伦理性的原因,目前研究人员很难对其进行科学实验,其中一种实验就是帮助理解诸如帕金森等神经变性疾病的发病机制;近日一项刊登在国际杂志Stem Cell Reports上的研究报告中,来自卢森堡大学的研究人员通过研究成功将衍生自皮肤样本的人类干细胞转化成了小型、三维的大脑样培养物,其行为同人类中脑细胞的行为类似。

在研究者的培养皿中,不同类型的细胞都在发育,其会连接成一个网络,互相交换信号并且产生大脑的代谢产物,研究者Jens Schwamborn指出,我们的细胞培养物为深入从事大脑研究打开了一扇大门,如今我们就能够利用新开发的大脑样组织来研究帕金森发病的机制,同时也能够开发有效的疗法来治疗此类神经变性疾病。

人类的中脑是帕金森疾病研究者非常感兴趣的一个大脑组织,因为其中有一种名为黑质的组织,神经细胞,尤其是多巴胺能神经元能够产生多巴胺信使物质,而多巴胺能够帮助维持机体的运动;如果多巴胺能神经元死亡,受影响的患者就会颤栗并且肌肉僵硬,这就是帕金森疾病的典型症状。由于一些伦理学原因,科学家们并不能从人类大脑黑质中提取细胞进行研究,为此全球科学家们就通过在培养皿中培养具有三维结构的中脑组织,而本文研究者就是从事此项研究工作的一个研究团队。

文章中,研究者通过对诱导多能干细胞进行研究,这些干细胞能够转化成为人类机体中任何一种类型的细胞;研究者Monzel描述道,我们开发了含有多种生长因子的特殊混合制剂以及特定的方法,这样就能够促进干细胞按照我们所预想的方向转化,培养皿中的多潜能干细胞能够不断繁殖并且展开形成一种三维支持性结构,从而就能够产生出组织样的细胞培养物。

研究者Jens Schwamborn说道,随后我们对人工组织样本进行实验发现,中脑中各种类型的细胞都开始发育了,这些细胞能够传递并且处理信号,同时我们还能够检测到多巴胺能细胞。在这种新型的细胞培养物中,研究人员就能够比以前更加灵活高效地进行帕金森疾病的研究了,同时研究者还能够检测诸如空气污染物等环境因子对帕金森疾病影响的效应,以及是否能够开发出新型活性药物来缓解患者的帕金森症状。

这种大脑样组织培养物的开发不仅为研究者打开了新的研究大门,而且还能够帮助减少大脑研究中动物实验的进行;培养皿中的细胞培养物都具有人类组织来源,而且在某些方面其更像人类大脑,因此研究者们就能够以多种不同方式来模仿人类大脑的结构和其功能。最后研究者Jens Schwamborn说道,这种组织培养物的产生是高度复杂的,未来我们还将继续深入研究如何利用这种新型的“大脑组织”来阐明人类多种疾病的发病机理。(生物谷Bioon.com)

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原始出处:

Anna S. Monzel, Lisa M. Smits, Kathrin Hemmer, et al.  Derivation of Human Midbrain-Specific Organoids from Neuroepithelial Stem Cells. Stem Cell Reports, 2017, DOI: 10.1016/j.stemcr.2017.03.010.

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