张素春教授Nature Biotechnology干细胞分化研究新成果

　　

生物通报道  来自威斯康星大学的研究人员报告称，他们开发出了一种新策略诱导人类多能干细胞（hPSCs）分化生成血清素神经元(serotonin neuron)。这一研究成果发布在12月14日的《自然生物技术》（Nature Biotechnology）杂志上。

领导这一研究的是威斯康星大学的张素春（Su-Chun Zhang）教授。张素春教授是著名的WiCell研究所创始人之一。他的实验室主要研究胚胎干细胞（尤其是人胚胎干细胞）的神经分化，是该领域做的最好的实验室。他的贡献包括曾在国际上首次将人胚胎干细胞分化成神经前体细胞，将胚胎干细胞分化成各种类型神经元及胶质细胞，研究关键基因（如Pax6等）在神经系统发育中的作用等（延伸阅读：张素春教授Cell stem cell：用CRISPR构建诱导性基因敲除人类干细胞系 ）。

血清素参与调控了情绪、情感、认知、攻击行为、满足感、睡眠和其他一些自主神经功能。血清素系统功能失调，尤其是血清素释放或吸收错误调控，一直与精神分裂症、抑郁症、双向情感障碍、焦虑症、强迫症、慢性疼痛综合症及饮食失调有关联。血清素系统因此是治疗多种精神疾病一个重要的靶标。然而由于无法获得功能性人类血清素神经元来开展体外研究，因此，大多数的研究一直都是在实验动物身上进行的。

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为了推动体外研究人类中枢 血清素神经元，及开发出靶向血清素系统的治疗方法。在新研究中，张素春教授领导研究人员开发出了一种新策略：通过激活WNT和SHH信号来促使hPSCs（包括人类胚胎干细胞（hESCs）和人类诱导多能干细胞(hiPSCs)）分化为血清素神经元。

通过操控WNT信号通路，研究人员证实hPSCs有效分化成为了与中枢血清素神经元相似的细胞。这些细胞表达了一系列对于血清素神经元发育至关重要的分子，包括tryptophan hydroxylase 2，显示出典型的电生理特征，并以一种活动依赖性方式释放血清素。

当用获得FDA批准的药物曲马多（tramadol）和草酸依地普仑（escitalopram oxalate）来处理这些细胞时，它们以一种剂量和时间依赖性方式释放或吸收血清素，表明了用这些细胞来评估候选药物的实用性。

张素春教授开发的这一新策略，将帮助科学家们获得血清素相关神经疾病患者的血清素神经元，推动从抑郁症、焦虑症、强迫症等多种精神疾病的新药开发。其不仅能够让研究人员更深入地了解个体罹患上这些疾病的机制，还将促使开发出这些疾病的新疗法。

（生物通：何嫱）

作者简介：

张素春

男，1963年出生，博士，教授，博士生导师。现为长江特聘教授。1984年毕业于温州医学院，1989年于上海医科大学获人体解剖学硕士学位。1999年于加拿大萨斯卡奇温（University of Saskatchewan）大学医学院就读细胞生物学系，获博士学位。1996年至1999 年任职于美国威斯康新（University of Wisconsin）大学兽医学院医学系神经再生研究室博士后。2006年3月至今任复旦大学上海医学院解剖和组织胚胎学系教授，生物医学研究院PI，长江特聘教授。

科研成果
1987年获中国科学院（上海）青年优秀论文比赛二等奖（题目：中枢神经髓鞘形成的研究）。1991年被评为上海医科大学优秀教师。1991年获上海市科学技术完成奖（题目：中枢神经髓鞘形成，脱髓鞘，和髓鞘再生的研究）。1992 年获上海市科学技术进步二等奖（题目：中枢神经髓鞘形成，脱髓鞘，和髓鞘再生的研究）。1993 年获国家科学技术完成奖（题目：中枢神经髓鞘形成， 脱髓鞘，和髓鞘再生的研究）1995 年为International Journal of Developmental Neuroscience特邀编辑。2002 年获美国迈迪逊市（Madison）最佳科学家奖。2005 年为美国国会关于干细胞研究听证会证人。2006 年主编Human Embryonic Stem Cells。2007 年Panelist, NIH Blueprint on Neuroscience Research Workshop. 2008 年Consultant to F.D.A. on Biologics Evaluation and Research、 Royan International Award for Stem Cell Research. 研究方向:胚胎干细胞。

生物通推荐原文摘要：

Generation of serotonin neurons from human pluripotent stem cells

Serotonin neurons located in the raphe nucleus of the hindbrain have crucial roles in regulating brain functions and have been implicated in various psychiatric disorders. Yet functional human serotonin neurons are not available for in vitro studies. Through manipulation of the WNT pathway, we demonstrate efficient differentiation of human pluripotent stem cells (hPSCs) to cells resembling central serotonin neurons, primarily those located in the rhombomeric segments 2-3 of the rostral raphe, which participate in high-order brain functions. The serotonin neurons express a series of molecules essential for serotonergic development, including tryptophan hydroxylase 2, exhibit typical electrophysiological properties and release serotonin in an activity-dependent manner. When treated with the FDA-approved drugs tramadol and escitalopram oxalate, they release or uptake serotonin in a dose- and time-dependent manner, suggesting the utility of these cells for the evaluation of drug candidates.