早期的干细胞关键“聪明”大脑瀑样
利用干细胞生长微型类人脑器官在实验室里,科学家们已经打开了一个新的途径研究神经发育、疾病和疗法不能生活的人。但不是所有mini-brain瀑样都是平等的,他们精确地模仿人类大脑组织建模一直是一个持续的挑战。
“现在,就像西部,因为没有标准方法生成mini-brain瀑样,”贝内特Novitch说的一员伊莱并广泛的加州大学洛杉矶分校的再生医学和干细胞研究中心资深作者的一篇新论文的主题。“每一个神经学家想让大脑瀑样自己喜欢的疾病模型,然而每个人的瀑样并不总是看起来很相像。”
事实上,因为没有公共协议为他们生产和缺乏质量控制指南,瀑样可以不同批次的实验室,实验室,甚至——这意味着找到了在另一个瀑样可能不适用。
“如果我的实验室和另一个实验室大厅进行药物筛选使用mini-brain瀑样模型相同的障碍,我们仍然可以得到不同的结果,”渡边Momoko说,新论文的第一作者和加州大学欧文分校的解剖学和神经生物学助理教授。”我们也不知道他的发现是正确的,因为我们看到的差异可以反映我们的模型不同,而不是疾病的反映。”
在他们的新研究中,今天发表在干细胞的报道,Novitch,渡边和他们的同事建议指南基于他们的研究,可以帮助科学家们克服两个主要障碍的障碍这些瀑样的全部潜力:均匀性和结构的差异。
瀑样,准确、一致地重建的结构和细胞组成大脑的特定部分尤为重要研究的疾病如精神分裂症和孤独症谱系障碍的大脑影响人正常经常出现相同的大脑结构而表现出显著差异功能。
“我们将永远无法识别大脑结构和功能的细微差别——事情相关的神经系统疾病患者——如果我们瀑样细胞类型的错误的平衡或严重不规则结构,“Novitch说,世卫组织还主任加州大学洛杉矶分校神经修复大脑研究所的综合中心。
创造最好的瀑样:一个成熟的问题
生产mini-brain瀑样,范围从1到5毫米直径,科学家首次将人类皮肤或血液细胞和重组成为诱导多能干细胞——细胞,可以分化成任何细胞类型。然后他们直接这些iPS细胞创建神经干细胞,这可以产生大多数细胞类型中发现大脑。神经干细胞正在形成,他们可以诱导聚合成3 d瀑样。很简单。但是为什么有些瀑样像人类的大脑比别人更好?
要回答这个问题,团队合作与多能性专家凯瑟琳·普拉斯和阿曼达克拉克从加州大学洛杉矶分校广泛的干细胞研究中心。他们发现的干细胞的发育成熟瀑样生长影响其质量,就像新鲜的成分影响烹饪菜肴的质量。
“在人类胚胎发育,神经系统是第一个结构形式之一,因此干细胞早期开发最擅长生产大脑瀑样,”渡边说,他也是的一员UCI苏&比尔•格罗斯干细胞研究中心。
研究人员随后发现最好的方法使人类干细胞在早期发育状态适合瀑样形成是生长在培养皿中他们用鼠标的皮肤细胞,称为纤维母细胞喂食器,因为这些提供必要的化学信号和结构性支持,帮助干细胞扩大和保护他们的不成熟。
不幸的是,他们还发现,用老鼠细胞可以瀑样不太适合细胞疗法的发展代替患病和受损的神经组织。此外,这些feeder-supported方法比干细胞生长更费力许多实验室通常使用的方法。
团队下转向RNA序列,计算分析,以确定遗传差异干细胞产生良好的瀑样和那些不。这使他们能够识别四个分子——所有属于转化生长因子β总科负责保持干细胞的分子,在欠发达国家。
添加这四个分子干细胞生长在培养皿中让他们处于不成熟状态,使这些细胞产生高质量、结构良好的瀑样。
“我们发现了一种有蛋糕和吃它,也“Novitch说。“我们采取了老鼠细胞的方程,同时保留他们的一些好处瀑样的形成,使我们更接近我们的目标的研究和开发治疗复杂的神经系统疾病。”
参考:
起初我,渡边M,哈尼JR, et al . TGFβ总科信号调节人类干细胞多能性的状态和能力来创建结构良好的端脑的瀑样。干细胞的报道。2022;0 (0)。doi:10.1016 / j.stemcr.2022.08.013
本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。
