新發(fā)現(xiàn)，從干細(xì)胞中制造出人類去甲腎上腺素神經(jīng)元

威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)對(duì)一種腦細(xì)胞的發(fā)育至關(guān)重要，這種腦細(xì)胞被認(rèn)為在阿爾茨海默氏癥和帕金森氏癥等疾病中發(fā)揮作用，并**利用這一發(fā)現(xiàn)從干細(xì)胞中培養(yǎng)出神經(jīng)元。

這種干細(xì)胞衍生的去甲腎上腺素神經(jīng)元存在于被稱為藍(lán)斑的人類大腦部位，可能有助于研究許多精神疾病和神經(jīng)退行性疾病，并為開發(fā)治療這些疾病的新方法提供工具。

南京大學(xué)陶云龍教授和威斯康星大學(xué)麥迪遜分校神經(jīng)科學(xué)和神經(jīng)學(xué)教授張素春在《自然生物技術(shù)》雜志上發(fā)表了他們的研究成果，他們將這些細(xì)胞稱為L(zhǎng)C-NE神經(jīng)元。陶云龍?jiān)谶M(jìn)行這項(xiàng)研究時(shí)是威斯康星大學(xué)麥迪遜分校魏斯曼中心的研究教授。

藍(lán)斑中的去甲腎上腺素神經(jīng)元調(diào)節(jié)心跳、血壓、覺(jué)醒、記憶、注意力和“戰(zhàn)斗或逃跑”反應(yīng)。人類后腦中大約有5萬(wàn)個(gè)LC-NE神經(jīng)元，藍(lán)斑所在。從那里，LC-NE神經(jīng)元到達(dá)大腦和脊髓的所有部位。

“藍(lán)斑中的去甲腎上腺素神經(jīng)元對(duì)我們的生活至關(guān)重要。我們稱之為生活中心。”“如果沒(méi)有這些神經(jīng)細(xì)胞，我們可能已經(jīng)從地球上滅絕了。”

這些神經(jīng)元也在各種神經(jīng)退行性疾病和神經(jīng)精神疾病中發(fā)揮作用，盡管未知。在許多神經(jīng)退行性疾病中，如阿爾茨海默氏癥和帕金森氏癥，神經(jīng)元在很早的階段就開始退化——有時(shí)比其他大腦區(qū)域開始衰退早幾年。

“人們很早就注意到了這一點(diǎn)，但他們不知道藍(lán)斑在這個(gè)過(guò)程中的作用。部分原因是我們沒(méi)有一個(gè)很好的模型來(lái)模仿人類的LC-NE神經(jīng)元，”該研究的**作者陶云龍說(shuō)。

之前從人類干細(xì)胞中創(chuàng)造這些神經(jīng)元的嘗試遵循了基于小鼠模型中LC-NE神經(jīng)元發(fā)展的協(xié)議。在兩年的時(shí)間里，陶研究了這些嘗試失敗的原因，以及人類干細(xì)胞中神經(jīng)元的發(fā)育有何不同。

在這項(xiàng)新研究中，他發(fā)現(xiàn)了激活素- a，一種屬于生長(zhǎng)因子家族的蛋白質(zhì)，在調(diào)節(jié)人類NE神經(jīng)元的神經(jīng)發(fā)生方面也很重要。

“我們對(duì)藍(lán)斑的發(fā)育有了一些新的認(rèn)識(shí)，這是本文的主要發(fā)現(xiàn)，基于這一發(fā)現(xiàn)，我們能夠產(chǎn)生藍(lán)斑去甲腎上腺素神經(jīng)元。”

為了制造LC-NE神經(jīng)元，研究人員將人類多能干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為后腦細(xì)胞。然后，利用激活素- a和一系列額外的信號(hào)，他們引導(dǎo)細(xì)胞發(fā)育成LC-NE神經(jīng)元。

一旦轉(zhuǎn)化，這些細(xì)胞表現(xiàn)出人類大腦中LC-NE神經(jīng)元功能的典型特征，釋放神經(jīng)遞質(zhì)去甲腎上腺素。他們還顯示了軸突樹突化——神經(jīng)元長(zhǎng)分支臂的延伸，使腦細(xì)胞之間的連接成為可能——并對(duì)二氧化碳的存在做出反應(yīng)，二氧化碳對(duì)呼吸控制至關(guān)重要。

這些新細(xì)胞可以作為人類疾病的模型，使科學(xué)家能夠篩選潛在治療藥物，并回答諸如為什么藍(lán)斑細(xì)胞在神經(jīng)退行性疾病中如此早死亡之類的問(wèn)題。

“如果這是某種原因，那么我們可以做一些潛在的事情來(lái)預(yù)防或延緩神經(jīng)變性過(guò)程”。

LC-NE細(xì)胞可能有一天會(huì)作為干細(xì)胞治療本身。

“這些細(xì)胞的應(yīng)用意義非常廣泛，”張教授說(shuō)。

接下來(lái)，研究人員計(jì)劃研究激活素- a調(diào)節(jié)LC-NE神經(jīng)元發(fā)育的詳細(xì)機(jī)制。該小組還將使用這些細(xì)胞進(jìn)行藥物篩選和疾病建模的翻譯工作。

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