科学家生成,跟踪产生髓磷脂的脑细胞的发展
研究为神经细胞提供绝缘的人类少突胶质细胞一直具有挑战性。但是,一种新的方式来产生源自干细胞的三维脑细胞培养物有所回报。
适当脑功能,至关重要的是,某些神经元用髓磷脂包裹,这是一种增强脉冲传递的涂层。失败可以阐明从脑瘫到多发性硬化症的结果。
更好地了解少突胶质细胞,脑细胞这使髓鞘可能有助于纠正或预防这些疾病。然而,尽管培养的神经元长期以来一直受到审查和操纵,以撬开其秘密,但研究人类的少突胶质细胞一直很困难。他们出生于大脑发育,而且它们具有挑战性地与人类神经元和其他脑细胞一起产生,以概括它们之间发生的复杂相互作用的方式细胞类型随着他们的发展。
现在,斯坦福大学医学院调查人员已经证明,他们几年前开发的系统用于培养源自干细胞的人脑细胞,模仿真实脑电路的方面,可以与神经元和第三类型的少突胶质细胞一起产生少突胶质细胞脑细胞称为星形胶质细胞。
“我们现在有多种细胞类型在一种单一文化中相互作用,”精神病学和行为科学助理教授Sergiu Pasca说。“这使我们可以仔细观察人脑中的主要细胞玩家彼此交谈。”
一项描述这项工作的研究于1月28日在线发布自然神经科学。该研究的高级作者是指导斯坦福大学神经科学研究所的人类脑器官组织计划的Pasca。首席作者是研究生丽贝卡·马顿(Rebecca Marton)。
从干细胞到少突胶质细胞
在菜肴中,所有三种细胞类型都来自多能干细胞。将自己安排在三维脑球或球体中,就像在人类的前脑中一样;逐渐发展成熟;并彼此之间进行栩栩如生的互动。斯坦福大学的科学家从他们的马戏团座椅上窥视了少突胶质细胞的动作,并看着它们将其扩展包裹在单个神经元周围,形成了髓线的绝缘外套,在现实生活中,在现实生活中的脑组织中,加快了信号的传播。
研究人员能够确定哪些基因在脑球体中的少突胶质发育的不同阶段处于活跃状态,并表明这些基因激活模式与可比成熟阶段的现实生活中的少突胶质细胞的基因激活模式极为相似。这使他们能够在这些培养的少突胶质细胞中查明几个基因激活的不同时间,这些基因在突变时会引起不同的先天性髓鞘疾病 - 发现对这些疾病建模的可能影响。
星形胶质细胞体现
这些脑球体中有许多含有多达100万个细胞,并测量直径八分之一英寸的细胞,至少在培养中生存了至少两年。在此期间,另一种类型的脑细胞表现出来。这些细胞被称为大脑中的人数超过人数神经元,并执行许多基本任务,从管理神经元的营养和能量供应到指导突触的定位,形成和功能,神经元通过这些连接传递信息。
在人类脑皮质中,大多数神经元诞生于妊娠第26周。星形胶质细胞在此期间开始出现,然后继续成熟几个月。以前的培养方法并没有使细胞活得足够长以概括这种成熟过程。
人类的少突胶质细胞需要更长的时间才能出现。在较高的大脑区域(例如大脑皮层)中,负责诸如决策,调度和远见之类的高级认知功能,少突胶质细胞在出生时开始大量形成。
在新研究中,研究人员通过添加特殊的生长因子和促进少突胶质细胞形成,生存和发育的特殊生长因子和营养素来修改他们先前培养脑球体的方法。到培养的第100天,少突胶质细胞在神经元和星形胶质细胞。
使用实影显微镜,Marton能够看到脑球体,并记录用荧光标记标记的少突胶质细胞的行为。她在第65天到275天之间进行了广泛的做法,通过改变显微镜的景深来监测不同细胞的行为。研究人员看着少突胶质细胞从其起源迁移到神经元目的地。
高分辨率电子显微镜揭示了在培养开始的三到四个月内的少突胶质细胞扩展。
当科学家将脑球体暴露于脂肪溶解的乳化剂上时,“少突胶质细胞受到影响最大,” Pasca说。“好像他们在融化。”
从患者衍生的皮肤中产生脑球体细胞允许PASCAob欧宝直播nba等医学研究人员可以个性化的基础研究神经和精神病,而无需获得和维持活脑组织。
帕斯卡(Pasca)的小组正在研究影响胎儿发育或幼儿期间出现的髓鞘形成的许多遗传疾病。但少突胶质细胞- 含有脑球体也可能证明可用于研究脱髓鞘疾病,例如多发性硬化症和脑瘫- 即使是某些精神病疾病,通常也不认为是髓鞘相关的。
帕斯卡说:“我们知道,在精神分裂症中,髓鞘形成,尤其是在青春期,在表现出症状的患者之前受到破坏。”
进一步探索