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华人学者实现在实验室大量培养脑细胞,为科学界添有力工具

6 天前 来源:生物探索
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导读
近期,美国华人学者开发出一种突破性新技术,能够在实验室大量培养脑细胞。该技术可以用在人类大脑疾病药物筛选发现的重大挑战上,将在基础科学研究和工业生产中得到广泛应用。


用两个简单的步骤就能产生大量人脑细胞——这是美国加州大学三藩分校的华人学者Li Gan教授领衔的研究团队,开发出的一种成本上极其合算的新技术。

业内认为,该项技术解决了目前大脑疾病药物筛选的现存问题,对于整个科学界是个有力工具。

现存问题

在开发比如阿尔兹海默症这样的大脑疾病潜在药物的时候,研究人员必须在人体细胞上进行测试,以确认它们对患者有益。历史上,这些试验曾在易于增殖培养的癌细胞中进行,通常与人类脑细胞的生物学特性并不匹配。

问题是,来源于实际人的脑细胞在培养皿中不能生存,所以需要对它们进行改造,以适应实验室的需要。许多科学家利用诱导多功能干细胞(iPSC)产生人脑神经元或神经胶质细胞来解决这个问题。然而,它们的生产过程是复杂、昂贵的,很难扩大规模进行大实验。而且目前的方法产生的细胞是异质的,即彼此不同。在药物筛选中,这可能导致不一致的结果。

新技术的诞生

这次,三藩分校的研究团队开发出了含有可诱导的转基因神经原素(neurogenin)2的iPSC。神经原素2是一个能将iPSC迅速转变为神经元的转录因子。这样做法能从一个单一的iPSC产生成千上万的神经元。这意味着每次产生的脑细胞是相同的

文章的通讯作者Gan教授指出,用传统方法带来太多的可变性,使得复制实验相当困难:“所以,产生均一性的人脑细胞的能力是非常令人兴奋的”。


Li Gan教授 图片来源UCSF

研究中,研究小组创建了一个简单的两步法。这使得科学家能够精确地控制他们产生的脑细胞数量,并使得从一个到另一个实验中更容易复制他们的结果

这项技术也大大加速了制备的进程。以往需要几个月的时间才能产生脑细胞,Gan教授和她的团队现在可以在1到2周完成大量的基因工程,并在1个月内就拥有功能活跃的神经元。

对于整个科学界将是有力工具

研究中取得的喜人成果,让Gan教授和她的团队意识到这种新技术具有筛选药物和研究疾病机制的巨大潜力。为了加以证明,他们又用自己手中进行的阿尔兹海默症的药物筛选进行了测试,最终得到了肯定的答案。

如今,关于这个新技术的消息已经传开了,来自不同科学部门的人们来敲Gan教授的门去了解它,Gan教授和她的团队也不吝分享。其中的一些人甚至没有细胞培养的经验,但都成功地重复了两个步骤产生出均质的脑细胞并促进了科学发现。

这项新技术的细节也在2017年10月10日发表在期刊《Stem Cell Reports》上。这篇文章的全文可以免费获得,Gan教授希望它能带来更多的发现帮助数百万患有阿尔茨海默病的人。

参考资料

1) Scalable Production of iPSC-Derived Human Neurons to Identify Tau-Lowering Compounds by High-Content Screening

2) Growing human brain cells in the lab

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