细胞生物学

“文化皮质”可以帮助研究人员为生病和受伤的大脑开发新的疗法。

诱导多能干细胞(CSPI)蓬勃发展,作为模拟和治疗人类神经疾病的有前途的工具。

Bel Dumen和Axa

CSPIS具有两个独特的主要特征:它们可以无限期地再生,它们可以区分自己的任何细胞 - 它们被称为多能。它们具有与胚胎干细胞(CSE)的性质类似,但来自成年细胞(例如皮肤细胞,例如皮肤细胞)而不是胚胎。事实上,当皮肤成纤维细胞在足够的重编程因子的影响下在培养皿中生长时,它们可以重新编程成看起来像CSE的细胞,但是这是多能的。来自东京大学的Shinya Yamanaka的初步发现这一现象,于2012年获得诺贝尔奖。

“这有点像服用成人细胞并在过去让他们旅行,以便他们再次表现得像胚胎细胞一样,”比利时布鲁塞尔大学教授Pierre Vanderhaeghen说, 神经科学和长寿的AXA椅子。 “我们可以在文化中维护这些细胞(如果你愿意的话,挂起它们),然后让它们将它们区分开来其他类型的细胞,例如肝脏,脑或肌肉的细胞,将它们放在包含的培养箱中特定的变形(周围细胞分泌的肽)“。

©AnysocyOntod.c for AXA研究资金

第一个令人惊讶:CSPI可以将“自动”转换为皮质单元格

这里的最大挑战是将CSPI转化为某种类型的细胞而不是另一个,使用适当的培养条件,但Vanderhaeghen及其团队发现CSPIS和CSE可以分化为细胞。皮质术而不暴露于任何特定类型的形态学类型。

“脑皮质是脑和神经细胞(神经元)的最复杂结构,其构成其运作的重要元素,”Vanderhaeghen解释说。 “事实上,皮质神经元的丧失会导致许多神经系统疾病,包括阿尔茨海默氏症的中风和疾病。人们可以想象,培养细胞作为皮质细胞应该需要非常复杂的文化,但是,对于我们的意外,我们发现这实际上非常简单,并且CSPI可以在皮质单元中转动“默认”。因为它们只需要,或甚至任何形态学的分子信号 - 事实上,其实际上是胚胎细胞转化为神经细胞的自然方式。“

额外的惊喜:出现疗程和皮质细胞,并产生六层皮质的神经元

以这种方式形成的神经组织实际上与受试向量(而不是核心脑或脑脑)组织类似,皮质从中出现的织物。但Vanderhaeghen的团队惊讶地发现,这种组织的细胞可以自动分成构成六层皮质的神经元。

“我们真的不明白他们是如何做到的,”Vanderhaeghen说,“但我们知道他们顺序地做到了,因此与在开发中的胚胎中自然工作的过程相同。。重要的是要强调的,尽管我们可以在与构成皮质的六层对应的神经元的培养皿中产生,但它们不形成常规层(如这种情况。 体内),并以混乱的方式分布相反。 » 

“无论如何,我们现在可以实时研究这些皮质细胞并遵守皮质实验室发展的某些方面,”他补充道。我们还可以研究从遗传性疾病的患者皮肤产生的皮质细胞,如微微症,或神经变性或精神病病理学。所有这些疾病都被误解,因为我们缺乏研究它们的好模型,这加强了寻找治愈的难度。 » 

更好地了解人类皮质的发展和发展方式

产生的皮质细胞也可以帮助研究人员更好地了解人皮层的发展和发展方式,以及为什么它与最灵长类动物和其他动物的不同。 (皮质被称为“分歧,也就是说它在进化期间从一个物种到另一个物种已经改变了很多。对于这些研究,研究人员在小鼠脑中移植了老鼠和人。他们发现细胞实际上可以以非常接近的方式整合动物的皮质,以便他们自然地做到这一点。   

人体皮质神经元移植在小鼠脑中

人的皮质神经元移植在小鼠脑中。 ©由P. Vanderhaeghen等人提供。

“然而,当我们将人类源性的神经元移植到小鼠脑中时,我们发现它们适合,但速度较慢。小鼠神经元需要大约三周才能生长,而人类的原产地需要约九个月。令人惊讶的是,与我们观察到的内容:人类大脑,所谓的新尼斯科,几十年来发展,与那些在动物婴儿体育场迅速增长的小鼠或猴子。该结果表明神经元的发育率特异于每种物种。 »

这种缓慢的开发率可以解释为什么人类对阅读并继续在童年和成年期地发展他们的智慧。这不是猴子的情况,仍然是在出生时超越人类的婴儿,但随后很快就过去了,因为他们的发展过早停止。 Vanderhaeghen认为,一些疾病,如自闭症,可能是由于这种“自然时钟”的缺陷造成的,但警告这一假设“仍然是推测的那一刻”。

朝大脑修复?

例如,团队工作的最近方面是脑修复的可能性 - 例如中风或创伤。在这一点上,研究人员在视觉皮层中移植了在小鼠脑中诱导的多能皮质细胞,并发现新皮质细胞已连接(在一定程度上)损坏的主脑大脑。   

移植神经元到宿主脑中。

移植神经元到宿主脑中。 ©Michelsen Ka和 al.

“作为这一结果的承诺,在确定新皮质细胞实际修复受伤区域的情况下,有很多工作要做,以至于肯定地说,”vanderhaeghen坚持“。 “我们发现新神经元存在并连接,一些宿主细胞甚至响应视觉刺激(作为视觉皮层),但随着我们的皮质没有改变以整合新神经元,我们尚不知道范围新细胞将能够与旧电池互动。虽然某些物种(例如,两栖动物和鱼类)可能的情况,但没有证据表明哺乳动物的情况。 »

“这项工作仍在实验动物模型中,仍有必要继续研究它们是否真的对实际临床状况来说是完全不断的。”

然而,实验已经成功证明了神经细胞可以在受控条件下产生,并且这些可以将这些可以移植到受伤的皮质电路中。就这些结果而言,这些结果导致患有缺血性卒中或患有年龄相关的脑病的患者的新疗法。

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