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在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)西北大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)的研究人員利用人類(lèi)誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（iPSC）構(gòu)建出首批高度成熟的神經(jīng)元，這一壯舉為針對(duì)神經(jīng)退行性疾病和創(chuàng)傷性損傷的醫(yī)學(xué)研究和潛在移植療法提供了新的機(jī)會(huì)。相關(guān)研究結(jié)果于2023年1月12日在線發(fā)表在 Cell Stem Cell 期刊上。

雖然以前的科學(xué)家們已將干細(xì)胞分化為神經(jīng)元，但這些神經(jīng)元在功能上是不成熟的——類(lèi)似于胚胎或出生后早期的神經(jīng)元。目前利用干細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)獲得的神經(jīng)元成熟度有限，削弱了它們?cè)谏窠?jīng)變性研究中的潛力。

為了獲得成熟的神經(jīng)元，這些作者使用了“跳舞分子（dancing molecule）”，他們首先將人類(lèi)iPSC分化為運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元和皮層神經(jīng)元，然后將它們放在含有快速移動(dòng)的舞蹈分子的合成納米纖維涂層上。

由此富集的神經(jīng)元不僅更加成熟，而且還表現(xiàn)出更強(qiáng)的信號(hào)傳導(dǎo)能力和更大的分支能力，這是神經(jīng)元相互之間進(jìn)行突觸接觸所需要的。與典型的往往會(huì)聚集在一起的干細(xì)胞衍生性神經(jīng)元不同，這些神經(jīng)元并沒(méi)有聚集在一起，使它們?cè)诰S護(hù)方面的難度降低。

神經(jīng)元細(xì)胞

這些作者認(rèn)為，隨著進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)，這些成熟的神經(jīng)元可能被移植到患者身上，有望作為治療脊髓損傷和包括肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥（ALS）、帕金森病、阿爾茨海默病或多發(fā)性硬化癥在內(nèi)的神經(jīng)退行性疾病的一種有希望的療法。

這些成熟的神經(jīng)元也為在基于培養(yǎng)皿的體外模型中研究神經(jīng)退行性疾?。ˋLS）和其他的年齡相關(guān)疾病提供了新的機(jī)會(huì)。通過(guò)提高細(xì)胞培養(yǎng)物中神經(jīng)元的年齡，這些作者將改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，以便更好地了解晚發(fā)性疾病。

未來(lái)有望治療脊髓損傷和神經(jīng)退行性疾病

下一步，iPSC衍生的成熟的增強(qiáng)的神經(jīng)元也可能移植到脊髓損傷或神經(jīng)退行性疾病患者身上。比如，醫(yī)生可以從ALS或帕金森病患者身上提取皮膚細(xì)胞，將它們轉(zhuǎn)化為iPSC，然后在這種涂層上培養(yǎng)這些細(xì)胞，從而產(chǎn)生健康、高功能的神經(jīng)元。

將健康的神經(jīng)元移植到患者體內(nèi)，可以取代受損或喪失的神經(jīng)元，有可能恢復(fù)失去的認(rèn)知或感覺(jué)。而且，由于最初的細(xì)胞來(lái)自患者，新的、iPSC衍生的神經(jīng)元將與患者的基因相匹配，消除了免疫排斥的可能性。

Kiskinis說(shuō)，“細(xì)胞替代療法對(duì)于像ALS這樣的疾病來(lái)說(shuō)是非常具有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)橐浦驳郊顾柚械倪\(yùn)動(dòng)神經(jīng)元需要將它們的長(zhǎng)長(zhǎng)的軸突投射到周邊的適當(dāng)肌肉部位，但對(duì)于帕金森病來(lái)說(shuō)可能更直接。無(wú)論如何，這項(xiàng)技術(shù)都將會(huì)引發(fā)變革。”

Stupp說(shuō)，“有可能從患者身上提取細(xì)胞，將它們轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞，然后將干細(xì)胞分化為不同類(lèi)型的細(xì)胞。但這些細(xì)胞的產(chǎn)量往往很低，而且實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)某墒焓且粋€(gè)大問(wèn)題。我們可能將我們的涂層整合到大規(guī)模制造患者來(lái)源的神經(jīng)元中，用于不會(huì)產(chǎn)生免疫排斥的細(xì)胞移植療法。”

參考資料：

Zaida Álvarez et al. Artificial Extracellular Matrix Scaffolds of Mobile Molecules Enhance Maturation of Human Stem Cell-Derived Neurons. Cell Stem Cell, 2023, doi:10.1016/j.stem.2022.12.010.