星形膠質(zhì)細胞（Astrocytes）在神經(jīng)退行性疾病研究中起著(zhù)重要作用。目前從人類(lèi)多能干細胞中提取星形膠質(zhì)細胞進(jìn)展緩慢且效率低下。近日，瑞典隆德大學(xué)(Lund University)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種快速高效的方法，可以將胚胎干細胞中提取星形膠質(zhì)細胞所需的時(shí)間從數月減少到兩周，為研究人類(lèi)星形膠質(zhì)細胞在健康和疾病方面提供了新的可能性。
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)細胞，是哺乳動(dòng)物腦內分布最廣泛的一類(lèi)細胞，也是膠質(zhì)細胞中體積的一種。它們伸展充填在神經(jīng)細胞的胞體及其突起之間，起支持、引導和分隔神經(jīng)細胞的作用。眾所周知，星形膠質(zhì)細胞具有對正常大腦生理至關(guān)重要的功能。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究表明星形膠質(zhì)細胞在大腦中還有許多更加重要復雜的功能。
但這些知識大部分都來(lái)自于對小鼠星形膠質(zhì)細胞的研究，它們的復雜性與人類(lèi)的星形膠質(zhì)細胞還是不同。擺在研究人員面前的一個(gè)問(wèn)題是，難以獲取人類(lèi)星形膠質(zhì)細胞進(jìn)行研究。目前在實(shí)驗室中培養星形膠質(zhì)細胞有很多方法，但都要耗費很長(cháng)時(shí)間，而且極其困難、價(jià)格昂貴且過(guò)程復雜。
“之前的方法雖然已經(jīng)成功地從胚胎干細胞中產(chǎn)生了人類(lèi)星形膠質(zhì)細胞，但這需要幾個(gè)月的時(shí)間。用我們的方法，只要一到兩個(gè)星期就可以產(chǎn)生大量的全功能的人類(lèi)星形細胞。”領(lǐng)導這個(gè)研究小組的Henrik Ahlenius說(shuō)，“這意味著(zhù)現在比以前更容易研究星形膠質(zhì)細胞在各種疾病中的作用。”
簡(jiǎn)單地說(shuō)，Henrik Ahlenius和他的研究小組利用病毒激活胚胎干細胞中的基因，這些基因在正常發(fā)育過(guò)程中會(huì )調節星形膠質(zhì)細胞的形成。通過(guò)這種方式，研究人員成功地使胚胎干細胞迅速形成星形膠質(zhì)細胞。而且從胚胎干細胞中產(chǎn)生的星形膠質(zhì)細胞在外觀(guān)、遺傳特征和功能上與成人大腦中的星形膠質(zhì)細胞非常相似。
Henrik Ahlenius表示:“許多研究人員以前曾使用胚胎干細胞來(lái)生成星形膠質(zhì)細胞，但這些方法試圖模擬胚胎干細胞在個(gè)體中發(fā)育星形膠質(zhì)細胞時(shí)的正常發(fā)育過(guò)程，這非常耗時(shí)且復雜。”
研究小組通過(guò)使用CRISPR-Cas9技術(shù)在胚胎干細胞中插入突變基因，證明了這種細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胞轉化為星形膠質(zhì)細胞。
當研究人員比較星形膠質(zhì)細胞時(shí)，發(fā)現具有這種突變的細胞表現出先前已知存在亞歷山大病的患者中的幾種缺陷。Henrik Ahlenius說(shuō):“使用這種方法結合CRISPR-Cas9，讓我們快速地培養出人類(lèi)星形膠質(zhì)細胞，為研究星形膠質(zhì)細胞在各種神經(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(lái)研究星形膠質(zhì)細胞在這些疾病中的重要性。
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