神經(jīng)干細(xì)胞。圖片來自劍橋大學(xué)Rick Livesey實(shí)驗(yàn)室的 Yichen Shi,。
英國(guó)劍橋大學(xué)科學(xué)家首次從人皮膚樣品中構(gòu)建出大腦皮層細(xì)胞(cerebral cortex cell)---這些細(xì)胞組成大腦灰質(zhì),。2012年2月5日,，這項(xiàng)研究結(jié)果在線發(fā)表在《自然-神經(jīng)科學(xué)》期刊上。
大腦皮層疾病包括從諸如癲癇和自閉癥之類的發(fā)育疾病到諸如阿爾茨海默(Alzheimer)疾病之類的神經(jīng)退化疾病,。這些研究發(fā)現(xiàn)將使得科學(xué)家們能夠研究人大腦皮層如何發(fā)育和它如何“連接接通”以及這種接通如何出錯(cuò)(一種導(dǎo)致學(xué)習(xí)障礙的常見原因),。
它也將允許科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中重建諸如阿爾茨海默疾病之類的大腦疾病。這將給予他們之前不可能獲得的啟示,，允許它們實(shí)時(shí)觀察疾病發(fā)展同時(shí)也可測(cè)試阻止疾病發(fā)展的新藥物,。
劍橋大學(xué)生物化學(xué)部門Rick Livesey 博士是這篇研究論文的主要研究員。他說,，“這種方法讓我們有能力研究人大腦發(fā)育和疾病,，而這在5年前是難以想象的。”
對(duì)他們的研究而言,，科學(xué)家從病人中獲取皮膚活組織,，然后將來自皮膚樣品中的細(xì)胞重編程為干細(xì)胞。這些干細(xì)胞如同人胚胎干細(xì)胞一樣就能夠被用來產(chǎn)生大腦皮層細(xì)胞,。
Livesey博士補(bǔ)充道,，“我們正使用這種體系來重建阿爾茨海默疾病。阿爾茨海默疾病是世界上一種最為常見形式的癡呆癥,。當(dāng)前在英國(guó)癡呆癥影響著800000個(gè)人,。這種疾病主要影響一種神經(jīng)細(xì)胞類型，而這種神經(jīng)細(xì)胞我們已能夠在實(shí)驗(yàn)室中制造出來,，因此我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中有一種非常好的工具創(chuàng)建出該疾病的一種完整的人類模型,。”
英國(guó)阿爾茨海默疾病研究中心是英國(guó)一家主要的癡呆癥研究慈善組織。該中心研究主任Simon Ridley說,，“我們?yōu)橘Y助了這項(xiàng)研究而感到非常高興,。這項(xiàng)研究向前邁出了積極性的一步。在實(shí)驗(yàn)室中將干細(xì)胞變成完全功能性的神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)很有希望能夠解密諸如阿爾茨海默疾病之類的復(fù)雜大腦疾病,。癡呆癥是我們這個(gè)時(shí)代面臨的最大醫(yī)學(xué)挑戰(zhàn),，我們迫切需要更多地了解和如何阻止該疾病。我們希望這些發(fā)現(xiàn)能夠讓我們更接近這種目標(biāo),。” (生物谷：towersimper編譯)
doi:10.1038/nn.3041
PMC:
PMID:
Human cerebral cortex development from pluripotent stem cells to functional excitatory synapses
Yichen Shi, Peter Kirwan, James Smith, Hugh P C Robinson & Frederick J Livesey
Efforts to study the development and function of the human cerebral cortex in health and disease have been limited by the availability of model systems. Extrapolating from our understanding of rodent cortical development, we have developed a robust, multistep process for human cortical development from pluripotent stem cells: directed differentiation of human embryonic stem (ES) and induced pluripotent stem (iPS) cells to cortical stem and progenitor cells, followed by an extended period of cortical neurogenesis, neuronal terminal differentiation to acquire mature electrophysiological properties, and functional excitatory synaptic network formation. We found that induction of cortical neuroepithelial stem cells from human ES cells and human iPS cells was dependent on retinoid signaling. Furthermore, human ES cell and iPS cell differentiation to cerebral cortex recapitulated in vivo development to generate all classes of cortical projection neurons in a fixed temporal order. This system enables functional studies of human cerebral cortex development and the generation of individual-specific cortical networks ex vivo for disease modeling and therapeutic purposes.
