PNAS：胚胎干细胞治疗重要成果

　　

生物通报道：来自威斯康辛大学麦迪逊分校的研究人员发表了题为“Human embryonic stem cell-derived neurons adopt and regulate the activity of an established neural network”的文章，证明了来源于胚胎干细胞人类的神经元能够调节宿主神经细胞网络行为，这朝着成功的神经疾病细胞移植疗法迈出的关键一步。相关成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。

以前已有研究证明，从干细胞中提取出的人类神经元移植进鼠大脑后，其能与鼠大脑中的主神经元整合在一起并接收主神经元发出的信号。但科学家们一直没有证明这种移植细胞能成功地朝主神经元发出信号并调控主神经元的活动。

在这篇文章中，研究人员将被光活化后的来自人类胚胎干细胞（hESCs）的神经元移植有各种神经性退化疾病的小鼠大脑，用于分析在体外及在小鼠大脑中的移植的人类细胞整合到小鼠神经元的能力。

结果发现来自人类胚胎干细胞的神经元可以在活小鼠的大脑中功能整合起，这可能对于研发针对帕金森病、阿兹海默病、中风和癫痫的新治疗方法具有重要意义，文章通讯作者Jason P. Weicka表示，这令人不可思议，现在从本质上说，我们能够为特定的疾病定制神经元了。

研究人员把这些人类细胞与小鼠神经元细胞共同培养，显示出了同步的神经活动。尽管来自人类胚胎干细胞的神经元通常并不显示出这种行为，这些人类细胞逐渐在与小鼠神经元的生长过程中出现了冲动活动。此外，用光刺激这些人类神经元能引发小鼠神经元的冲动行为，这表明了人类与小鼠神经元的互动。光刺激也引发了移植来自人类胚胎干细胞的神经元的小鼠大脑切片的小鼠神经元的响应，这提示移植的神经元可以通过功能整合参与到神经元网络并且控制神经元网络的活动。

来自美国约翰霍普金斯大学的宋红军表示，“这十分令人激动”，“你能够放入小量的细胞并得到巨大的效果”，这项技术可提供一个平台，让科学家们研究诸如哪类主神经元会做出反应等问题。研究人员现正在将这些光能激活的神经元移植入罹患各种神经退化性疾病的老鼠大脑中。

原文摘要：

Human embryonic stem cell-derived neurons adopt and regulate the activity of an established neural network

Whether hESC-derived neurons can fully integrate with and functionally regulate an existing neural network remains unknown. Here, we demonstrate that hESC-derived neurons receive unitary postsynaptic currents both in vitro and in vivo and adopt the rhythmic firing behavior of mouse cortical networks via synaptic integration. Optical stimulation of hESC-derived neurons expressing Channelrhodopsin-2 elicited both inhibitory and excitatory postsynaptic currents and triggered network bursting in mouse neurons. Furthermore, light stimulation of hESC-derived neurons transplanted to the hippocampus of adult mice triggered postsynaptic currents in host pyramidal neurons in acute slice preparations. Thus, hESC-derived neurons can participate in and modulate neural network activity through functional synaptic integration, suggesting they are capable of contributing to neural network information processing both in vitro and in vivo.