华人科学家Nature子刊干细胞分化研究新突破

　　

生物通报道  来自伊利诺大学研究人员报告称，他们能够以比从前更快速、有效的方法来利用干细胞生成人类运动神经元。这项发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上的研究，将助力模拟出人类运动神经元发育过程，推动了解及治疗脊髓损伤和肌萎缩侧索硬化症（ALS）等运动神经疾病。

相比于以往的方法，新方法要早数天将关键的信号分子添加到前体细胞中。这将源自干细胞的健康运动神经元的比例从30%提高到70%，并将所需时间缩短了一半。

研究的领导者、伊利诺大学细胞与发育生物学教授王霏（Fei Wang）说“我们认为，在人体内无论发生什么都是非常有效，且极其迅速的。以往的方法需要40-50天，效率极低只有20-30%。因此这些方法不太可能能够重现人类运动神经元发育。”

论文作者之一，访问学者曲秋浩（Qiuhao Qu，音译）开发出一种方法，在20天内生成了更多数量的成熟、功能性运动神经元。

王霏教授说，这种新方法将使得科学家们能够在细胞培养物中诱导人类运动神经元发育，并鉴别出对于这一过程至关重要的因子。

干细胞的独特之处在于，它们能够变成具有不同形态和功能的各种细胞类型（延伸阅读：Nature揭示干细胞分化调控新层面 ）。利用干细胞来生成神经元要求必须在它们的发育关键时刻向这些细胞添加一些信号分子。

王霏和同事们以往发现一种叫做C化合物的分子可将干细胞转变为“神经祖细胞”（处于细胞发育为神经元的早期阶段）。但进一步诱导这些细胞成为运动神经元却面临着不同寻常的巨大挑战。

在以往的研究中，研究人员曾尝试在细胞暴露于C化合物6天后添加两个重要的信号分子，但在生成运动神经元上只取得了有限的成功。在新研究中，曲秋浩发现在第3天添加这些信号分子能够更好地起作用：神经前体细胞迅速、有效地分化成为了运动神经元。

王霏说，这表明第3天是从前未知的神经祖细胞阶段。

这种新方法已被研究人员即刻应用于实验室。观察干细胞（例如，源自ALS患者自身皮肤细胞的干细胞）发育为运动神经元的机制将提供关于疾病进程的新认识，任何能够提高运动神经元生成速度和效率的方法都将帮助到科学家们。此外，还可以利用这些细胞来筛查治疗运动神经元疾病的药物，且或有一天这些细胞可用于治疗恢复失去的功能。

“找到一种快速、有效的方法来生成运动神经元，对于研究并有可能治疗脊髓损伤和ALS一类的疾病无疑至关重要，”王霏说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

High-efficiency motor neuron differentiation from human pluripotent stem cells and the function of Islet-1

Efficient derivation of large-scale motor neurons (MNs) from human pluripotent stem cells is central to the understanding of MN development, modelling of MN disorders in vitro and development of cell-replacement therapies. Here we develop a method for rapid (20 days) and highly efficient (~70%) differentiation of mature and functional MNs from human pluripotent stem cells by tightly modulating neural patterning temporally at a previously undefined primitive neural progenitor stage. This method also allows high-yield (>250%) MN production in chemically defined adherent cultures. Furthermore, we show that Islet-1 is essential for formation of mature and functional human MNs, but, unlike its mouse counterpart, does not regulate cell survival or suppress the V2a interneuron fate. Together, our discoveries improve the strategy for MN derivation, advance our understanding of human neural specification and MN development, and provide invaluable tools for human developmental studies, drug discovery and regenerative medicine.