科学家们从人类胚胎干细胞产生功能神经元

科学家的加州大学洛杉矶分校的干细胞生物学和医学研究所从人类胚胎干细胞能够产生一个高度纯净,大量的神经元功能将允许他们创建的模型和研究疾病,如阿尔茨海默氏症、帕金森、前额叶痴呆和精神分裂症。

研究人员先前已经能够产生神经元——impulse-conducting大脑和脊髓的细胞——从人类胚胎干细胞。然而,神经元细胞培养的比例并不高,神经元很难从其他细胞分离。

加州大学洛杉矶分校的太阳,精神病学和生物行为科学的副教授,霍华德休斯医学研究所研究员托马斯Sudhof德克萨斯大学西南医学中心能够生产70 80%的神经元细胞培养。太阳和Sudhof还能够分离神经元和确定,他们有一个功能性突触网络,神经元沟通使用。因为神经元功能,可以用于创建一个各种各样的人类神经系统疾病模型。

这项研究结果发表2007年8月6日在早期的同行评议杂志在线版上美国国家科学院院刊》上。

“以前,系统神经元生长和隔离非常混乱,目前还不知道这些神经元功能,是否“太阳说。“我们很兴奋,因为我们已经能够净化更多的神经元细胞培养他们,令人惊讶的是,足够健康形成突触。这些细胞将优秀的基因表达研究和生物化学和蛋白质分析。”

太阳的方法刺激人类胚胎干细胞分化成神经干细胞,这些细胞,引起神经元。当时间是正确的,阳光的团队添加蛋白生长因子的细胞培养阻止神经干细胞自我更新并刺激他们分裂成神经元。

分离细胞,太阳和她的团队增加了一种酶,这种酶消化的蛋白质矩阵把细胞文化结合在一起。神经元可以分开尚未分化的神经干细胞,一种化学聚拢,孤立的神经元。细胞被放到一个过滤器,允许通过孤立的神经元。

纯神经元的大量生产将允许太阳和她的团队来研究它们的生物形式和结构,他们表达的基因,神经突触的发展和电力和化学突触内的网络交流活动。

“我们将能够研究神经元的细胞性质非常明确的方式,也许告诉我们出错的疾病,如阿尔茨海默氏症和帕金森氏症,”太阳说。“我们正在创造许多人类神经系统疾病模型可以提供我们正在寻找的答案。我们不知道是什么原因导致前额叶痴呆,亨廷顿氏舞蹈症或精神分裂症。关键是可能在神经通信的质量。通过研究化学和电子传输,我们也许能够确定出错,导致这些使人衰弱的疾病,找到一种方法来阻止或治疗。”

太阳将成为首批研究人员能够真正研究神经元的功能。

第二个重要的发现在太阳的研究表明,两个胚胎干细胞线推导相似的礼仪,因此预期行为类似的区分,没有。使用相同的技术来推动这两个胚胎干细胞线来区分,太阳发现一行有一个偏见成为前脑神经元中发现的。其他行分化成神经元中发现后面的部分大脑和脊髓。这一发现令人惊讶,和重要的,孙说。

”意识到并不是所有的人类胚胎干细胞系生来平等是至关重要的,”太阳说。“如果你学习一种疾病发现在大脑的某一部分,您应该使用人类胚胎干细胞线产生大脑区域的神经元得到最准确的从你的研究结果。亨廷顿氏舞蹈症,举例来说,是一种前脑的疾病,所以应该从细胞系分化的神经元有偏见的产生从前脑神经元。”

孙说有办法促使胚胎干细胞系的偏见成为大脑中发现后神经元成为前脑神经元中发现。然而,有限制多少刺激可以做到的。

太阳和她的研究小组证实,这两个胚胎干细胞系不同的通过基因表达分析——神经元在大脑的不同部分执行不同的功能表达不同的基因。细胞系容易成为前脑神经元中表达基因通常发现神经元,而另一行表达基因在大脑和脊髓后发现的。

太阳和她的团队目前正在研究为什么这两个人类胚胎干细胞系有偏见成为不同类型的神经元。

“如果我们知道,我们可以调整或改变任何驾驶的偏见,这样限制干细胞线可以绕过,”太阳说。