神经退行性疾病细胞系发育研究进展
自从第一个细胞系诞生以来，细胞培养一直是生物学和生物医学研究的主要内容，l - 929，或"L细胞，由WR Earle于1948年从小鼠皮下结缔组织中提取。仅仅四年后，GE Gey出版了不朽的海拉系，著名的和广泛使用的人宫颈癌细胞系从亨丽埃塔拉克斯获得。细胞系在多个领域都是不可或缺的，包括遗传学、表观遗传学、发育生物学等基础领域，以及癌症生物学、神经退行性疾病和代谢综合征等更多疾病和应用领域。
细胞培养工具箱包含许多已建立的方法，以帮助回答研究问题。细胞系可以通过基因改造过表达，可拆卸的，基因敲除,或兄弟一个感兴趣的基因，以确定其对表型的影响，包括诱导行．它们也可以被修饰以表达标记蛋白，例如用a荧光蛋白用于成像和传感应用或具有短免疫原性表位标记如FLAG和人流感血凝素(HA)，例如用于免疫沉淀实验和从细胞中纯化蛋白质。细胞系也受记者化验，一个与各种生物过程成比例的可见读出，例如DNA修复，microRNA结合到mRNA靶标等。细胞系最初在二维(2D)单层培养，但越来越多地培养为3 d球体和多层瀑样更忠实的组织和器官模拟，应用于转录组分析和药物发现。细胞系的这些基本和更高级的用途为生物学和生物医学的无数发现和进步奠定了基础。
近年来，细胞系已被用于临床应用和生物工程生物制药产品，除了它们在研究中更传统的角色。虽然它们还没有进入临床实践，但正在开发用于癌症临床试验的细胞系(例如，具有免疫原性的细胞系)疫苗细胞系或自然杀伤细胞系nk - 92)，中风，以及神经退行性疾病，例如肌萎缩侧索硬化症(肌萎缩性侧索硬化症)．通过将皮肤细胞(即成纤维细胞)重新编程为诱导多能干细胞(iPSCs)，也可以从患者来源的皮肤组织中开发细胞系，然后诱导多能干细胞可以分化为其他细胞类型。这项技术使生物医学研究能够从患者的遗传背景中获得疾病和个人特定数据。
iPSC在神经退行性疾病中的研究应用
阿尔茨海默氏症( 广告 )是一种最常见的神经退行性疾病，每10个65岁以上的成年人中就有一人患有此病，主要表现为大脑皮层神经元丧失和痴呆。帕金森氏症( PD )是第二常见的，损害大脑中的多巴胺神经元，并导致相应的运动缺陷。 肌萎缩性侧索硬化症 最典型的定义为上下运动神经元的退化，并导致肌肉萎缩和肌肉控制的丧失。“我们在实验室研究的许多神经退行性疾病，包括阿尔茨海默氏症和渐冻症，其中一个相似之处是存在未知的散发性病例 遗传的原因 解释说:“ 伊娃·l·费尔德曼博士 , 罗素·n·德容神经学教授 NeuroNetwork 密歇根大学的新兴疗法费尔德曼博士一生致力于研究和理解神经退行性疾病，并将基本发现转化为临床应用。费尔德曼博士继续说:“我们在研究这些疾病时面临的挑战之一是缺乏通用的临床前模型。”“最新 渐冻症小鼠模型 都是基于已知的突变，比如 SOD1 (超氧化物歧化酶1)或C9orf72(9号染色体开放阅读框72)。但是，这些突变并不存在于绝大多数ALS患者中，所以小鼠模型并不理想。”为了克服这一障碍，费尔德曼博士和她的团队正在开发渐冻症患者来源的iPSC系。“这些细胞与患者具有相同的遗传背景。我们将它们区分为神经元或神经元，并使用这些模型系统来获得与ALS个体相同遗传背景的生物学和机械见解，这是本杰明·默多克博士在我的实验室领导的一个项目。”
iPSC细胞系的另一个优点是它们可以分化成各种其他类型的细胞。“神经退行性疾病极其复杂。虽然神经元主要退化，但其他类型的细胞，如支持性神经胶质，可能也参与其中。 本杰明·鲁宾诺夫博士 哈大沙医学中心的博士是干细胞系发展的领先专家。“我们正在将iPSCs分化为CNS(中枢神经系统)的其他细胞，以研究它们如何影响疾病的发展。”在最近与费尔德曼博士合作发表的一篇文章中，鲁宾诺夫博士证明了这一点 C9orf72突变的星形胶质细胞 从患者来源的iPSCs分化而来，通过增加损伤运动神经元的氧化应激，有助于ALS病理。“这些都是重要的进展，”鲁宾诺夫博士描述了他的研究，“它们表明，针对肌萎缩性侧索硬化症(ALS)和其他神经退行性疾病的运动神经元以外的细胞类型，可能会带来潜在的治疗方法。iPSCs正在使这些发现成为可能。”
iPSC细胞系技术正被用于阐明其他神经退行性疾病的病理生理学，包括 广告 ， PD , 额颞叶痴呆 ，以及其他疾病，例如 心脏 ．其他紧急应用程序包括 药物研发和个性化医疗 而且 癌症疫苗 ．
细胞系在ALS和AD中的医学应用
神经元损失是神经退行性疾病的普遍特征，这使它们成为细胞治疗的主要候选者。“ALS是无法治愈的。这是一种无情的疾病，患者在确诊后的两到四年内就会死亡，”费尔德曼医生描述了她在华盛顿医院治疗ALS患者的经验 密歇根医学ALS卓越中心 ，由她执导。“运动神经元变性导致肌肉神经支配丧失和萎缩。不幸的是，这最终会导致呼吸衰竭，”费尔德曼医生详细阐述了ALS病理。“我们已经开始了临床试验 干细胞系 作为一种潜在的渐冻症治疗方法。最初的想法是补充神经元种群，以减缓，理想情况下逆转运动神经元的衰退。相反，我们发现植入的细胞支持和培育剩余的运动神经元，从而减缓疾病的进展。”
费尔德曼博士和她的同事斯蒂芬·古德曼博士利用了一种名为NSI-566RSC的干细胞。“作为一种已建立的细胞系，我们可以繁殖和培养NSI-566RSC细胞，因此它绕过了原代胚胎干细胞的伦理问题。当然，使用已建立的细胞系的一个缺点是它是非自体的，这意味着它与患者的抗原谱不匹配。因此，我们需要对接受NSI-566RSC细胞株注射的ALS患者施用免疫抑制剂。”到目前为止，NSI-566RSC细胞系已经通过 二期临床试验 结果看起来很有希望。“虽然患者的总体生存期没有增加，但我们发现NSI-566RSC脊髓注射改善了ALS患者的功能表现和复合功能/生存评分，这可能对他们的生活质量产生重要影响。我们对结果感到兴奋，并希望推进到三期试验，”费尔德曼博士讨论了试验结果。下一个是什么?费尔德曼博士详细阐述了未来的发展方向:“当然，我们正在研究其他神经退行性疾病。”“阿尔茨海默病对我来说是个大问题。我们还没有进入临床试验阶段，但我们已经取得了成功 临床项目 ，包括植入一个 神经干细胞系 ，由我们的合作者Thomas Hazel博士开发，它表示 IGF1 (胰岛素样生长因子1)，变成 AD啮齿动物模型 ．”
Reubinoff博士还高度关注干细胞系的潜在临床应用。“干细胞系在再生医学或以细胞为基础治疗人类疾病方面具有巨大潜力，”鲁宾诺夫博士解释他的干细胞系项目。“我们已经在哈大沙医疗中心建立了一个管道，用于产生符合条件的人类多能干细胞系 良好生产规范 (GMP)。这些细胞系是在没有动物产品的情况下产生的，即“无xeno”，并且不包含可能对患者造成潜在伤害的动物病原体。因此，这些干细胞系非常适合临床应用。”“我们设想‘ Regulatory-Ready ’，经过精心开发和gmp兼容的多能干细胞系，可以分化成 神经细胞 ，可能还有其他类型的细胞。”Reubinoff博士和他的团队正在临床前模型中测试他们的干细胞系治疗疾病的安全性和有效性 多发性硬化症 还有脑瘫。
虽然对基础研究仍然是绝对必要的，细胞系的发展也已经进入了生物医学领域。Feldman博士总结道:“细胞系目前和未来的临床应用是丰富的，”Reubinoff博士也表达了同样的观点，他说:“随着干细胞系准备好临床应用，考虑GMP符合性、安全性和监管标准变得越来越重要。”
