瀑样模型的建立对于理解大脑的免疫细胞

位于十字路口的人类免疫系统和大脑小胶质细胞,专门的大脑免疫细胞发挥着至关重要的作用在发展和疾病。虽然小胶质细胞的重要性是无可争议的,建模和研究它们仍然是一个艰巨的任务。

与一些人类细胞,可以在非人类学习之外的身体或模型,研究人类小胶质细胞困难时从human-brain-like环境中删除。为了克服这一障碍,索尔克的科学家开发了一个瀑样模型(三维人体组织细胞,模仿的特性的集合。这个模型可以让研究人员研究人类小胶质第一次住来自人体的发育和功能组织。进一步,科学家检测了patient-derived小胶质细胞从大头的自闭症谱系障碍的孩子(一个条件,婴儿的头围大于其他婴儿的97%)来确定大脑环境影响更小胶质细胞反应的发展。

研究结果,发表在细胞2023年5月11日,突出免疫细胞和脑交互的重要性,并改善神经退行性疾病和发展的理解,如自闭症谱系障碍和老年痴呆症。

“大脑的外环境,小胶质细胞失去了几乎所有的功能和意义,”教授说生锈的计、资深作者和持有人的Vi和约翰桤木椅子与年龄相关的神经退行性疾病研究。“我们知道,如果我们找到了一种方法以瀑样复制人脑环境为了研究人类小胶质细胞,我们最后会得到一个工具用于检查的健康和患病的大脑如何影响小胶质细胞,相反地,健康和患病的小胶质细胞如何影响大脑。”

新兴大约10年前,瀑样已经成为一个普遍的工具之间的桥梁细胞和人体研究。瀑样可以模仿人类发展和器官生成比其他实验室系统,允许研究人员研究药物或疾病如何影响人类细胞在一个更现实的设置。培养基中生长的大脑瀑样一般,但瀑样结构上和功能上的限制缺乏血管,生存时间短,无法维持不同细胞类型(如小胶质细胞)。

”来创建一个大脑瀑样模型包含成熟的小胶质细胞和使我们的研究,我们使用一种新颖的移植技术来创建一个human-brain-like环境”co-first作者Abed曼苏尔说,前规的实验室的博士后研究员,现在耶路撒冷希伯来大学的助理教授。“所以我们终于可以使人类大脑瀑样,协调人类小胶质细胞生长所需的所有特性,行为,和功能。”

与之前的模型,研究人员创造了一个人类大脑瀑样小胶质细胞和human-brain-like环境中,最终允许他们看环境影响小胶质细胞在大脑发育。他们发现特有的蛋白质称为SALL1出现早在11周发展,证实小胶质身份和促进成熟的功能。另外,他们发现大脑特定于环境的因素,比如蛋白质TMEM119 P2RY12,小胶质细胞功能所必需的。

“创建一个人类大脑模型,该模型可以有效地复制人脑环境非常令人兴奋,”副教授说阿克塞尔Nimmerjahn该研究的另一个作者。“有了这个模型,我们终于可以研究人类大脑内小胶质细胞功能环境如何。”

随着团队学习更多关于小胶质细胞,大脑环境之间的关系的重要性,小胶质细胞在疾病成为清楚尤其是场景。实验室之前检查神经元来自孤独症谱系障碍的人,发现他们的神经元增长速度和更复杂的分支比正常。新的瀑样模式,团队可以问那些神经差异是否改变了大脑环境和小胶质细胞的影响发展。

为此,他们比较小胶质细胞来源于三个大头的自闭症谱系障碍患者的皮肤样本与正常三巨头。研究人员发现,自闭症谱系障碍表现出神经差异团队曾指出,,小胶质细胞受到这些差异的影响在他们的成长环境。因为这个neuron-dependent环境变化,小胶质细胞变得更被动损坏或intruders-a发现或许可以解释大脑炎症中观察到一些自闭症谱系障碍。

因为这是一个初步研究样本量小,该小组计划检查更多的小胶质细胞从额外的人将来来验证他们的发现。他们还旨在扩大研究其他发育和神经退行性疾病的研究,看看小神经胶质细胞是导致疾病发生。

”而不是解构大脑,我们决定建立它自己,“co-first作者西蒙·谢弗说,前规的实验室的博士后研究员,现在慕尼黑工业大学助理教授。“通过建立我们自己的大脑模型我们工作从下到上,可以看到解决方案可能无法看到从上到下。我们渴望继续改善我们的模型和解体大脑和免疫系统之间的关系。”

参考:谢弗圣,曼苏尔AA, Schlachetzki JCM, et al .体内神经免疫瀑样模型来研究人类小胶质细胞表型。细胞。2023,186 (10):2111 - 2126. - e20。doi:10.1016 / j.cell.2023.04.022

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