這項研究以題為“Rapid and efficient induction of functional astrocytes from human pluripotent stem cells”發(fā)表在《Nature Methods》雜志上。

星形膠質(zhì)細(xì)胞從胚胎干細(xì)胞中生長。來源：Isaac Canals

星形膠質(zhì)細(xì)胞，是哺乳動物腦內(nèi)分布廣泛的一類細(xì)胞，也是膠質(zhì)細(xì)胞中體積大的一種。它們伸展充填在神經(jīng)細(xì)胞的胞體及其突起之間，起支持、引導(dǎo)和分隔神經(jīng)細(xì)胞的作用。*，星形膠質(zhì)細(xì)胞具有對正常大腦生理至關(guān)重要的功能。近年來，越來越多的研究表明星形膠質(zhì)細(xì)胞在大腦中還有許多更加重要復(fù)雜的功能。

但這些知識大部分都來自于對小鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞的研究，它們的復(fù)雜性與人類的星形膠質(zhì)細(xì)胞還是不同。擺在研究人員面前的一個問題是，難以獲取人類星形膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行研究。目前在實驗室中培養(yǎng)星形膠質(zhì)細(xì)胞有很多方法，但都要耗費(fèi)很長時間，而且極其困難、價格昂貴且過程復(fù)雜。

“之前的方法雖然已經(jīng)成功地從胚胎干細(xì)胞中產(chǎn)生了人類星形膠質(zhì)細(xì)胞，但這需要幾個月的時間。用我們的方法，只要一到兩個星期就可以產(chǎn)生大量的全功能的人類星形細(xì)胞。”領(lǐng)導(dǎo)這個研究小組的Henrik Ahlenius說，“這意味著現(xiàn)在比以前更容易研究星形膠質(zhì)細(xì)胞在各種疾病中的作用。”

簡單地說，Henrik Ahlenius和他的研究小組利用病毒激活胚胎干細(xì)胞中的基因，這些基因在正常發(fā)育過程中會調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞的形成。通過這種方式，研究人員成功地使胚胎干細(xì)胞迅速形成星形膠質(zhì)細(xì)胞。而且從胚胎干細(xì)胞中產(chǎn)生的星形膠質(zhì)細(xì)胞在外觀、遺傳特征和功能上與成人大腦中的星形膠質(zhì)細(xì)胞非常相似。

Henrik Ahlenius表示:“許多研究人員以前曾使用胚胎干細(xì)胞來生成星形膠質(zhì)細(xì)胞，但這些方法試圖模擬胚胎干細(xì)胞在個體中發(fā)育星形膠質(zhì)細(xì)胞時的正常發(fā)育過程，這非常耗時且復(fù)雜。”

Integration of iAs into mouse brain, and modeling of Alexander disease with CRISPR and iAs

研究小組通過使用CRISPR-Cas9技術(shù)在胚胎干細(xì)胞中插入突變基因，證明了這種細(xì)胞在研究大腦疾病中的作用。隨后，他們使用新方法將健康和突變的干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為星形膠質(zhì)細(xì)胞。

當(dāng)研究人員比較星形膠質(zhì)細(xì)胞時，發(fā)現(xiàn)具有這種突變的細(xì)胞表現(xiàn)出先前已知存在亞歷山大病的患者中的幾種缺陷。Henrik Ahlenius說:“使用這種方法結(jié)合CRISPR-Cas9，讓我們快速地培養(yǎng)出人類星形膠質(zhì)細(xì)胞，為研究星形膠質(zhì)細(xì)胞在各種神經(jīng)疾病中的作用提供了更好的可能性。”

研究小組的重點(diǎn)是研究與年齡相關(guān)的神經(jīng)退行性疾病，如癡呆和阿爾茨海默氏癥，下一步他們將使用這種方法來研究星形膠質(zhì)細(xì)胞在這些疾病中的重要性。

責(zé)編：風(fēng)鈴

參考資料

New method grows brain cells from stem cells quickly and efficiently