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Nature子刊:14天让干细胞变身神经元

标签:神经元 干细胞
摘要 : 来自法国巴黎干细胞疗法及单基因疾病研究所(I-Stem - Inserm/AFM/UEVE)的研究人员,与法国国家科学研究院(CNRS)和巴黎笛卡尔大学合作近期开发出了一种新的方法,其能够在仅14天内更好地控制人类多能干细胞分化,由此生成不同的运动神经细胞群。

 支配着肌纤维的运动神经元是运动活动的必要条件。在许多疾病中,运动神经元退化是导致患者瘫痪和死亡的重要原因。来自法国巴黎干细胞疗法及单基因疾病研究所(I-Stem - Inserm/AFM/UEVE)的研究人员,与法国国家科学研究院(CNRS)和巴黎笛卡尔大学合作近期开发出了一种新的方法,其能够在仅14天内更好地控制人类多能干细胞分化,由此生成不同的运动神经细胞群。

这项发表在11月10日《自然生物技术》(Nature Biotechnology)杂志上的研究,将使得扩大生成这些神经元变为可能,并促使在对运动系统疾病,例如婴儿脊髓性肌萎缩症或肌萎缩侧索硬化症(ALS)的探索过程中取得更快速的进展。

人类多能干细胞具有生成机体所有细胞的能力。能够了解及在体外控制它们的分化潜力,将为再生医学以及推进病理生理机制研究,以及寻求治疗策略提供前所未有的机遇。然而,不能用人类多能干细胞以一种有效的、定向的方式来获得运动神经元一类的专门细胞,往往限制了这些临床应用的开发与实现。这一低效性部分归因于对控制这些细胞分化的分子机制理解不足。

在这篇文章中,研究人员开发出了一种创新的方法来研究人类干细胞的分化,并由此以一种最优的方式生成了许多类型的细胞。

I-Stem研究所研究人员Cécile Martinat说:“人类多能干细胞定向分化往往是一个漫长而低效的过程。获得运动神经元便是这种情况,运动神经元在许多的疾病中均受到影响。现在,采用我们的方法在14天内便可获得这些神经元,以往则比这要慢两倍,且很难达到同质性。”

为了实现这样的结果,研究人员研究了控制胚胎发育的一些分子的互作。这些研究使得更好地了解发育过程中支配这些神经元生成的机制,以及开发出最佳的“配方”来有效、快速地生成神经元变为了可能。

Inserm研究所Cécile Martinat研究小组的Stéphane Nedelec说:“现在我们能够生成并由此研究一些运动神经元退化疾病中不同程度受累的不同神经细胞群。我们计划研究一下某些神经元受到影响,而另一些神经元受到保护的原因。”

在中期内,这种方法应该会推动开发出一些针对婴儿脊髓性肌萎缩症或是肌侧索硬化症等瘫痪性疾病的治疗方法。“能够快速获取大量的神经元对于测试相当数量的药物,以鉴别出能够阻止运动神经元死亡的药物将非常有用,”Cécile Martinat说。

原文摘要:

Combinatorial analysis of developmental cues efficiently converts human pluripotent stem cells into multiple neuronal subtypes

Specification of cell identity during development depends on exposure of cells to sequences of extrinsic cues delivered at precise times and concentrations. Identification of combinations of patterning molecules that control cell fate is essential for the effective use of human pluripotent stem cells (hPSCs) for basic and translational studies. Here we describe a scalable, automated approach to systematically test the combinatorial actions of small molecules for the targeted differentiation of hPSCs. Applied to the generation of neuronal subtypes, this analysis revealed an unappreciated role for canonical Wnt signaling in specifying motor neuron diversity from hPSCs and allowed us to define rapid (14 days), efficient procedures to generate spinal and cranial motor neurons as well as spinal interneurons and sensory neurons. Our systematic approach to improving hPSC-targeted differentiation should facilitate disease modeling studies and drug screening assays.

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