神經(jīng)元長(zhǎng)期以來(lái)一直受到神經(jīng)科學(xué)的關(guān)注，這是有原因的:它們是極其重要的細(xì)胞角色。但是，越來(lái)越多的被稱為星形細(xì)胞的星形支持細(xì)胞被看作是大腦豐富活動(dòng)中的重要角色。

索爾克的研究人員報(bào)告了一種從干細(xì)胞中提取星形膠質(zhì)細(xì)胞的新方法，為研究具有炎癥特征的疾病開(kāi)辟了廣闊的道路。2017年6月6日出版的《干細(xì)胞報(bào)告》(Stem Cell Reports)描述了這一協(xié)議。該協(xié)議為大腦研究獲取星形膠質(zhì)細(xì)胞提供了一種更快、更有效的方式，有望在中風(fēng)、阿爾茨海默病或精神障礙等多種疾病的治療上取得突破性進(jìn)展。

索爾克教授Rusty Gage說(shuō):“這項(xiàng)工作代表著我們?cè)谀M盤子中的神經(jīng)系統(tǒng)疾病方面取得了巨大的進(jìn)步。”“因?yàn)檠装Y是許多大腦疾病的共同特征，更好地了解星形膠質(zhì)細(xì)胞及其與大腦中其他細(xì)胞類型的相互作用，可以為疾病的病因提供重要線索。”

眾所周知，星形膠質(zhì)細(xì)胞以多種方式支持神經(jīng)元，從為它們提供能量和物理支架到清理它們的廢物。星形膠質(zhì)細(xì)胞還具有與調(diào)節(jié)血液流動(dòng)和炎癥(損傷或疾病的標(biāo)志)相關(guān)的更一般的大腦功能。但是，目前指導(dǎo)干細(xì)胞發(fā)育并將其與人類干細(xì)胞區(qū)分開(kāi)來(lái)的方法費(fèi)時(shí)且功能有限。在這篇新論文中，索爾克大學(xué)的研究人員描述了一種更有效的方法來(lái)區(qū)分對(duì)炎癥敏感的星形膠質(zhì)細(xì)胞，這種細(xì)胞的功能與我們大腦中的細(xì)胞非常相似。此外，索爾克星形膠質(zhì)細(xì)胞可以與神經(jīng)元共同培養(yǎng)，使研究人員能夠模擬這兩種重要細(xì)胞類型在健康和疾病狀態(tài)下的相互作用。

通過(guò)正確的化學(xué)混合物——生長(zhǎng)因子——的逐步使用，人類多功能干細(xì)胞可以被促進(jìn)發(fā)育成體內(nèi)任何類型的細(xì)胞。Salk協(xié)議指導(dǎo)多能干細(xì)胞在6周的時(shí)間內(nèi)首先成為普通神經(jīng)細(xì)胞，然后成為星形膠質(zhì)細(xì)胞的前體。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的化學(xué)處理，前體細(xì)胞在幾周后分化成星形膠質(zhì)細(xì)胞。

Salk資深科學(xué)家、論文作者之一卡羅爾•馬切托(Carol Marchetto)表示:“還有其他方法可以區(qū)分星形膠質(zhì)細(xì)胞，但我們的方案更早地識(shí)別出對(duì)炎癥敏感的細(xì)胞，這使得建模更高效、更直接。”

Gage實(shí)驗(yàn)室的新方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，星形膠質(zhì)細(xì)胞的前體細(xì)胞可以冷凍，然后根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)增和分化，這為研究人員每次新實(shí)驗(yàn)節(jié)省了大約6周的時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)表明，誘導(dǎo)的星形膠質(zhì)細(xì)胞的功能非常類似于從實(shí)際腦組織中分離出來(lái)的星形膠質(zhì)細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)室制造的星形膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸和鈣的反應(yīng)類似于自然星形膠質(zhì)細(xì)胞。與典型的星形膠質(zhì)細(xì)胞一樣，實(shí)驗(yàn)室生成的細(xì)胞也通過(guò)產(chǎn)生自己的細(xì)胞因子，對(duì)一種叫做細(xì)胞因子的炎癥分子的存在做出強(qiáng)烈的反應(yīng)。

此外，研究小組還在誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSCs)上測(cè)試了他們的方案。誘導(dǎo)多能干細(xì)胞是一種成年細(xì)胞，通常來(lái)自皮膚，已被重新編程為干細(xì)胞樣狀態(tài)。該實(shí)驗(yàn)室成功地將iPSCs轉(zhuǎn)化為星形膠質(zhì)細(xì)胞，其炎癥敏感性與天然星形膠質(zhì)細(xì)胞相同，為研究大腦炎癥可能發(fā)揮作用的疾病提供了重要資源。

蓋奇說(shuō):“這項(xiàng)技術(shù)使我們能夠開(kāi)始解決有關(guān)大腦發(fā)育和疾病的問(wèn)題，這些問(wèn)題是我們以前甚至無(wú)法提出的。”研究小組還將從多能干細(xì)胞中提取的星形膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)元共同培養(yǎng)，這是探索不同腦細(xì)胞類型與正常功能和疾病關(guān)系的重要一步。

“使用萬(wàn)能的令人興奮的事情是,如果我們得到疾病如多發(fā)性硬化患者的組織樣本,阿爾茨海默氏癥或抑郁癥,我們將能夠研究星形膠質(zhì)細(xì)胞的行為,以及他們?nèi)绾闻c神經(jīng)元交互,”克里希納Vadodaria說(shuō),沙克研究助理和論文的主要作者之一。這將是實(shí)驗(yàn)室研究的下一步。