3 d组织从干细胞——大脑发育的新模型系统

组显示,这些“脑瀑样”可以作为一个模型系统分析人类遗传疾病的起源头小畸型,大脑体积的显著降低。
Juergen Knoblich领导的研究中,分子生物技术研究所,奥地利,与科学家合作医学研究委员会(MRC)爱丁堡大学人类遗传学单元提供了一个独特的新实验室工具为研究人类大脑发育和神经系统疾病的特点,不可能使用动物模型。

创建大脑组织,研究人员开发了一个微妙的文化系统,利用干细胞的自我组织成复杂的器官结构天生的能力。

他们开始与人类胚胎干细胞和诱导多能干细胞,它们用于生产neuroectoderm——层细胞在胚胎的大脑和神经系统的所有组件。碎片的组织被嵌入凝胶滴为复杂的组织生长和提供了一个支架放在一个旋转生物反应器。文化媒体的循环生物反应器提高了氧气和营养供应允许瀑样长到一个更大的规模。

一个月后,组织碎片有自己变成原始组织结构可以被视为发展中大脑区域如视网膜、脉络膜丛和大脑皮层。在微观层面上的皮层,放射状胶质干细胞,关键在发展中中枢神经系统,被认为产生神经元以相同的方式,出现在正常发展。在两个月内,瀑样已经达到4毫米的最大大小,但他们缺乏更详细的完全开发大脑的组织结构。

使用病人诱导多能干细胞,研究人员能够模型头小畸型的发展,这一障碍已经被证明很难复制小鼠。正如预期的那样,创建的瀑样使用这些细胞增长到一个更小的尺寸。

在进一步的调查,他们发现,这些患者的基因突变的结果在一个早于正常的开关在神经干细胞自我更新(使自己)的副本分化成神经细胞,导致整体减少瀑样的细胞数量和规模。

安德鲁·杰克逊博士MRC爱丁堡大学人类遗传学单位医学遗传学家研究神经疾病和论文的作者,说:

“人类的大脑是人类已知的最复杂的生物结构。这种级别的复杂性并不是出现在模型动物,如老鼠,所以瀑样细胞培养系统给了我们一个令人兴奋的新方法研究大脑发育的早期事件的组织培养更多地了解神经发育障碍,如头小畸型。

“我们的同事在奥地利取得了惊人的成就发展中一个3 d的文化系统,给我们一个实际建模的复杂交互的手段在人类大脑早期发育多种细胞类型。能够产生与这种复杂性组织细胞培养是一个重大进步人类疾病研究在实验室。”

保罗•科韦尔纳什博士MRC项目经理在干细胞和发育生物学,说:

“这是一个有趣的研究,展示了非凡的使用干细胞的潜力开发模型系统,以给我们人类发展和疾病的新见解。这样的模型系统可能变得越来越重要的早期测试新疗法之前他们进步人体试验。”

博士领导的研究是Jeurgen Knoblich分子生物技术研究所的奥地利科学院和兰开斯特玛德琳博士是这项研究的第一作者。杰克逊博士的团队提供头小畸型头小畸型障碍患者细胞和专业知识的学习。