培养皿中相互连接的细胞让研究人员可以研究大脑疾病

通过从干细胞中创造出多种类型的神经元并观察它们是如何相互作用的，索尔克的科学家们已经开发出一种在实验室中研究脑细胞之间联系的新方法。利用这种技术，可以生成大脑的部分模型，该团队展示了精神分裂症患者神经元之间的交流是如何改变的。作品发表于细胞干细胞2018年5月3日。

“在很多精神疾病中，有证据表明两者之间的联系存在功能障碍细胞，“遗传学实验室教授的高级作者生锈的Gage说，”但是研究人类之间的功能联系是非常困难的神经元在实验室里，直到现在。”

以前，研究人员想要研究疾病的潜在分子机制精神分裂症通常将重点关注一种类型的脑细胞，并研究基因或蛋白质是否在疾病细胞中改变，或者是否似乎信号传导途径是否似乎是多发性的。

Gage的团队以前制定了一种使用人类的方法干细胞来制造齿状回(DG)细胞——大脑海马体中的关键神经元，它与许多精神疾病有关。在这项新研究中，他们采用这种方法诱导干细胞沿着不同的发育途径生长，形成CA3锥体神经元——这种细胞接收来自海马体中DG神经元的信号。研究小组发现，由此产生的CA3神经元具有不同的分子特性。

“我们不仅仅是获得一种类型的CA3神经元，”纸张的第一和与其共同作者，Andeadia Sarkar研究助理说。“我们正在获得一种混合，即我们在人类大脑中看到的混合物的近似表示。”此外，当团队将细胞移植到小鼠海马时，细胞将自己集成到已经存在的神经元网络中。

在确认了新的脑细胞是真正的CA3神经元后，研究人员开始将它们与DG神经元混合，并研究细胞如何相互作用。利用一种叫做病毒追踪的方法——该方法依赖于狂犬病毒追踪神经元连接的倾向——他们显示，CA3神经元与其他CA3神经元和DG神经元都形成了物理连接。

最后，该团队想要测试他们是否可以使用这些连接的神经元来研究疾病。所以他们重复了他们的步骤，这次从7组不同的细胞开始——3组来自精神分裂症患者，4组来自健康对照组。他们诱导这些细胞恢复到干细胞的形态，然后产生DG和CA3神经元。随着神经元的成熟，研究人员发现，精神分裂症患者产生的CA3神经元的活动峰值更少。当他们把DG和CA3神经元混合在一起时，他们得到了类似的发现——精神分裂症组的神经元的活动模式被抑制，神经元之间的信号传递更少。

“有证据表明，海马体和DG细胞受到精神分裂症的影响，”Sarkar说。“因此，如果DG细胞受到影响，它们向CA3细胞发送的信号就会更少，这是有道理的。”

将来，盖奇的研究小组希望在他们的模型中加入额外的细胞类型，例如CA1神经元。他们还想研究在其他疾病中神经元连接是如何改变的。

“我认为这是下一步疾病用干细胞建模，”萨卡尔说。在过去的10年里，我们对单个细胞的研究做得很好，但对于整个精神疾病——从抑郁症到自闭症到精神分裂症——我们也必须研究它们之间的联系。”

---

---