通過對腦神經(jīng)細(xì)胞(神經(jīng)元)的研究,，從而獲得老年癡呆癥、精神分裂癥和自閉癥等復(fù)雜神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療方法(或藥物),，是當(dāng)前國際生命科學(xué)界的研究熱點,。但此前研究者只能從死亡的患者身上獲取腦神經(jīng)細(xì)胞，大大影響了研究的質(zhì)量和效率,。
華人科學(xué)家,、賓夕法尼亞州立大學(xué)生物系教授陳功團(tuán)隊的一項最新研究成果，找到了獲取神經(jīng)元的理想替代方法：基于一種開拓性的新技術(shù),，通過對皮膚細(xì)胞的基因組重新編程和分化來獲取成熟的大腦細(xì)胞即神經(jīng)元,。這一成果使得老年癡呆癥，精神分裂癥和自閉癥等復(fù)雜神經(jīng)系統(tǒng)疾病的研究更加安全有效,。該研究成果日前發(fā)表在《干細(xì)胞研究》雜志上,。
“這項研究的重要意義，是在培養(yǎng)皿中創(chuàng)造出與人類大腦中自然生長的神經(jīng)元功能非常接近的成熟人腦神經(jīng)元,，用來進(jìn)行人腦疾病的研究”,。陳功表示，此技術(shù)將來可以用于開發(fā)基于病人自身基因和細(xì)胞信息的個性化治療方案,。
此前,，科學(xué)家們已可通過將病人的皮膚細(xì)胞基因組重編程而誘導(dǎo)出多功能干細(xì)胞。在此項研究中,，陳功和他的團(tuán)隊將人的誘導(dǎo)型多功能干細(xì)胞高效地分化成為成熟的人腦神經(jīng)元,，其功能和大腦自身的神經(jīng)元非常接近。“在大腦的自然環(huán)境中,，神經(jīng)元總是和星型膠質(zhì)細(xì)胞有密切聯(lián)系,，后者在大腦中含量很豐富，并且有輔助神經(jīng)元正常工作的功能,。所以我們預(yù)測這種緊密的接觸對于干細(xì)胞分化的神經(jīng)元也應(yīng)起著重要的作用,。”陳功說。
為證明這一設(shè)想,，他們首先將誘導(dǎo)型多功能干細(xì)胞培養(yǎng)轉(zhuǎn)化成神經(jīng)干細(xì)胞,，也就是有分化為神經(jīng)元潛能的干細(xì)胞。接著,，他們把這些神經(jīng)干細(xì)胞培養(yǎng)在由單層膠質(zhì)細(xì)胞組成的支持細(xì)胞層上,，使得這兩種細(xì)胞能夠相互緊密接觸。
“我們發(fā)現(xiàn)這些培養(yǎng)在膠質(zhì)細(xì)胞上的神經(jīng)干細(xì)胞非常高效地分化成了成熟的神經(jīng)元,，這些細(xì)胞的行為與單獨(dú)培養(yǎng)在培養(yǎng)皿中的神經(jīng)干細(xì)胞完全不同,，就像星形膠質(zhì)細(xì)胞一直在給神經(jīng)干細(xì)胞加油，再告訴它們怎么做,，并且?guī)椭鼈兺瓿赊D(zhuǎn)化為神經(jīng)元的使命,。”陳功說,。
為證明這些在膠質(zhì)細(xì)胞支持下成長的神經(jīng)元的優(yōu)越性，陳功和他的博士研究生唐欣使用電生理記錄方法,，證實了在膠質(zhì)細(xì)胞的支持下神經(jīng)元之間形成了更多的神經(jīng)突觸連接,。在另一組實驗中，當(dāng)把神經(jīng)干細(xì)胞培養(yǎng)在膠質(zhì)細(xì)胞上一周后,，研究者們就發(fā)現(xiàn)新分化的神經(jīng)元已經(jīng)能夠發(fā)放動作電位,，即在大腦中所有神經(jīng)元都具有的快速電興奮信號。有趣的是,，當(dāng)把人類神經(jīng)干細(xì)胞加入到事先培養(yǎng)好的小鼠神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)里時,，“我們發(fā)現(xiàn)，僅僅一周內(nèi),，人類神經(jīng)元和小鼠神經(jīng)元之間就形成了很多的神經(jīng)突觸傳遞,。”陳功認(rèn)為，這些“突觸傳遞”的形成是因為神經(jīng)元與其臨近神經(jīng)元直接接觸,，并釋放被稱為神經(jīng)遞質(zhì)的化學(xué)信號來調(diào)節(jié)鄰接神經(jīng)元的活動,。
“現(xiàn)在研究者可以從活著的患者身上通過安全微創(chuàng)的方法取得皮膚細(xì)胞，并把它們轉(zhuǎn)化為大腦細(xì)胞來模擬此患者自身大腦細(xì)胞的活動,。”陳功說,，通過這種方法，研究者能夠運(yùn)用這些與患者自身大腦細(xì)胞極為相近的神經(jīng)元來研究某種特定藥物的影響,，從而大大消除了在患者身上產(chǎn)生副作用的風(fēng)險,。
“患者可以在不需要服用藥物的情況下用自身的類似腦細(xì)胞進(jìn)行藥物實驗,，從而實現(xiàn)低風(fēng)險的個性化治療方案,。”（生物谷 Bioon.com）
