在實驗室中生長的神經(jīng)元與腦細(xì)胞驚人地相似
獲得可用于研究的神經(jīng)元是推進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)疾病藥物發(fā)現(xiàn)的一個關(guān)鍵組成部分。因為人類的神經(jīng)元很難獲得,所以創(chuàng)造它們的替代方法是一個重要的研究領(lǐng)域。此外,創(chuàng)造病人特有的神經(jīng)元是個性化醫(yī)療未來的基石。
索爾克研究所的一個研究小組合作與干細(xì)胞生物學(xué)和再生醫(yī)學(xué)研究所和斯坦福大學(xué)貝勒醫(yī)學(xué)院的表明,老鼠細(xì)胞誘導(dǎo)生長成神經(jīng)細(xì)胞使用先前發(fā)表的方法有分子特征匹配神經(jīng)元發(fā)達(dá)大腦自然分泌的。
這項名為“成纖維細(xì)胞向神經(jīng)元直接重編程過程中的DNA甲基化重塑”的研究于1月15日發(fā)表在《eLife》雜志上。這項工作為更好地模擬單個病人的疾病打開了大門。這項技術(shù)將使研究人員能夠研究神經(jīng)系統(tǒng)疾病是如何發(fā)展的,并測試新的治療方法。這項新技術(shù)還有助于推進(jìn)從患者自身細(xì)胞中提取的基因療法的研究。
該研究的兩位資深作者之一、索爾克研究所(Salk Institute)教授約瑟夫•??藸?Joseph Ecker)博士表示:“這項研究正在為實驗室中創(chuàng)造神經(jīng)元的最優(yōu)方式繪制道路。”“通過將這些細(xì)胞重新編程成神經(jīng)元,你可以潛在地了解到這些疾病在細(xì)胞層面上是如何運作的,尤其是由基因變化驅(qū)動的疾病。”
成纖維細(xì)胞是構(gòu)成動物結(jié)締組織的主要成分,在傷口愈合中起重要作用。作者想要確定轉(zhuǎn)化成神經(jīng)元的成纖維細(xì)胞是否準(zhǔn)確地對應(yīng)于大腦中自然生長的神經(jīng)元。
這項誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞生長成具有匹配表觀基因組的神經(jīng)元的技術(shù)是由斯坦福大學(xué)副教授、聯(lián)合高級作者M(jìn)arius Wernig博士開發(fā)的。用這種方法,使誘導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞不涉及多能中間體。相反,這些細(xì)胞直接從成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元。
作者寫道:“成纖維細(xì)胞向神經(jīng)元的直接重編程可誘導(dǎo)廣泛的細(xì)胞和轉(zhuǎn)錄重組。”在這篇論文中,他們利用全基因組基礎(chǔ)分辨率DNA甲基化(mC)測序技術(shù),描述了小鼠成纖維細(xì)胞直接重編程到神經(jīng)元的過程中,整體表觀基因組的變化。
“在細(xì)胞工程中,一個重要的問題是如何知道你的產(chǎn)品的質(zhì)量,”Ecker實驗室的博士后研究員、共同第一作者羅崇遠(yuǎn)博士說,“如果我們用成纖維細(xì)胞制造神經(jīng)元,我們想知道它們與大腦中的神經(jīng)元相比如何。”我們特別感興趣的是在表觀基因組水平上觀察這些細(xì)胞。“誘導(dǎo)神經(jīng)元和自然生長神經(jīng)元的表觀基因組之間的差異可能導(dǎo)致誘導(dǎo)神經(jīng)元的不同特征,這可能會使它們對神經(jīng)元行為的模型不那么準(zhǔn)確。”
利用Ecker實驗室開發(fā)的甲基c -seq技術(shù),研究人員觀察了基因組中甲基基團附著的每一個地方。他們證實,這些誘導(dǎo)的神經(jīng)元具有與大腦神經(jīng)元相匹配的表觀基因組。“這項研究是在老鼠細(xì)胞中完成的,但我們計劃使用同樣的技術(shù)來研究由人類細(xì)胞制成的誘導(dǎo)神經(jīng)元,”Ecker解釋說。
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