新技术!实验室生长人脑细胞

榕榕  发布于:2017-10-11 11:38阅读量:130 来源: Medical Xpress 

【在实验室里生长人类的脑细胞】李甘博士希望找到治疗方法来帮助阿尔茨海默病患者。像大多数研究人员一样,她扫清了几个主要障碍。

 

当研究人员发现潜在的新药时,必须对人体细胞进行检测,以确认其可以使患者受益。历史上,这些测试已经在癌细胞中进行,但癌细胞通常与人脑细胞的生物学不匹配。

 

Gladstone研究所高级研究员Gan解释说:“问题是实际人群的脑细胞不能在盘中生存,所以我们需要在实验室中设计人体细胞。但是,这并不像听起来那么简单。”

 

许多科学家使用诱导性多能干细胞(iPSCs)来解决这个问题。IPSC通过重新编程皮肤细胞成为干细胞,然后可以转化成身体中的任何类型的细胞来制备。Gan使用iPSCs来产生脑细胞,如神经元或神经胶质细胞,因为它们与神经变性疾病有关。

 

源自iPSCs的人类脑细胞具有很大的药物筛选潜力。然而,生产它们的过程可能是复杂的,昂贵的和高度可变的。目前许多方法产生的细胞是异质的或彼此不同的,这可能导致药物筛选结果不一致。

 

为了克服这些限制,迈克尔·沃德博士博士有一个想法。

 

新技术诞生了

 

曾任Gan实验室博士后研究的Ward,他现在是美国国家卫生研究院的调查人员说:“我认为,如果我们可以找到一种方法来简化和更好地控制这种方法,我们可以改进我们在实验室中设计人类脑细胞的方式。”

 

Ward和他的同事Chao Wang博士发现了一种方法来操纵细胞的遗传构成,从单个iPSC产生数千个神经元。这意味着现在每个工程脑细胞都是相同的。

 

加州大学旧金山分校神经病学教授甘恩(Gan)表示:“我使用传统的方法观察到太多的变异性,这使得再现实验非常有问题,因此,产生均匀的人脑细胞的能力是非常令人兴奋的。”

 

该团队进一步改进了创建简化的两步过程的技术。这使得科学家能精确地控制他们产生的脑细胞数量,并使得更容易将其结果从一个实验复制到下一个实验。

 

他们的技术也大大加速了这个过程。Gan和她的团队通常需要几个月的时间才能产生大脑细胞,现在可以在1或2周内对其进行大量的工程设计,并在1个月内就能产生功能活跃的神经元。

 

研究人员认识到,这种新方法具有巨大的潜力来筛选药物和研究疾病机制。为了证明这一点,他们对自己的研究进行了测试。

 

他们运用他们的技术,通过使用iPSCs产生人类神经元。随后开发了药物发现平台,筛选了1,280种化合物。他们的目标是确定可以降低大脑蛋白质tau蛋白水平的化合物,这被认为是阿尔茨海默病研究中最有希望的方法之一,并且可能产生新药物来治疗这种疾病。

 

“这表明,我们可以设计大量人脑细胞,这些细胞都是一样的,同时也大大降低了成本,”Gladstone:“这意味着我们的技术可以轻松扩大,并且基本上可以用来筛选数百万种化合物。”

 

这种新技术的细节也在2017年10月10日在科学杂志“干细胞报告”上发表。

 



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