日益增长的3 d功能脑组织

日本理研发育生物学中心的研究人员已经成功地诱导人类胚胎干细胞自组织成一个三维结构类似于小脑,提供诱人的线索在寻求重建神经结构实验室。干细胞研究的主要目标之一是能够取代受损的身体部位与未分化的干细胞组织生长。的神经系统,这是一个特别的挑战,因为特定的神经元不仅需要生成,但他们也必须哄骗以特定的方式连接到对方。

日本研究人员已经接受了挑战,这项研究报告已经发表在《细胞顺序报告详细说明应用一些信号分子的三维文化人类未成熟的干细胞提示细胞分化成正常小脑神经元自组织形成适当的背侧和腹侧小脑模式和多层结构中发现的自然发展。

扩大与老鼠从先前的研究中,研究者首先建立在特定的条件下,培养人类胚胎干细胞与纤维母细胞生长因子2 (FGF2)导致神经分化特别中脑和后脑的区域,位置cerebellum-within三周,和标记的表达小脑板neuroepithelium-the发展神经系统的一部分特定cerebellum-within 5。这些细胞还显示特定发展的早期标志物浦肯野细胞、颗粒细胞,或深小脑投影所有神经元类型的神经元只存在于小脑。

然后研究人员寻找成熟的小脑神经元。他们发现,细胞治疗FGF2表示浦肯野细胞标记和后期开发结构这些细胞的特征。这些细胞的电生理记录文化15周后显示适当的响应电流和抑制受体正常小脑所需信号,表明随着结构功能了。FGF2-treated细胞也表达了一些标记为颗粒细胞的菱形lip-the结构开发和迁移,并标记特定迁移颗粒前体的第七周。此外,细胞迁移和扩展的纤维弯曲形成颗粒细胞的t形特征平行纤维。

这些神经元形态和他们如何定位与对方在大脑发育的过程中是至关重要的。在小脑的早期发展,特定的细胞类型成为分布不均从上到下,创建一个dorsal-ventral分离。研究人员测试了几个因素,发现添加FGF19第十四天FGF2-treated细胞引起几个扁椭圆形神经上皮形成35天,表达dorsal-specific标记在外面和ventral-specific标记在里面。通过添加基质细胞衍生因子1 (SDF1)天28-35之间,他们能够生成一个连续的神经上皮的结构dorsal-ventral极性。

SDF1也引起其他两个重要的结构性变化。背地区自发发展沿着dorsal-ventral轴三层:心室区,浦肯野细胞前体区和菱形唇区。神经上皮的一端,一个地区发达,呈阳性标记的祖细胞颗粒和深度小脑核投射神经元和消极的浦肯野细胞标记,,其起源可以追溯到小脑的菱形唇区板。

作者Keiko Muguruma表示,“自组织的原则,我们已经证明了这是重要的发育生物学的未来。”她补充说,“试图从人类“诱导多能性”细胞生成小脑已经会见了一些成功,而这些patient-derived小脑神经元和组织建模有用小脑脊髓小脑的共济失调等疾病。”