科学家开发出将干细胞转化为感觉中间神经元的蓝图

07/19/2022

科学家开发出将干细胞转化为感觉中间神经元的蓝图

要点：

• 就像真实的东西一样。干细胞衍生的中间神经元在触觉和疼痛等感觉中发挥作用，与身体中的真实对应物没有区别。
• 未来的疗法。除了对与损伤相关的感觉丧失进行潜在治疗外，这一发现还能带来筛选慢性疼痛药物的新方法。
• 向前迈进。虽然研究中使用了来自小鼠的干细胞，但科学家们现在正在努力用人类细胞复制这些发现。

加州大学洛杉矶分校布罗德再生医学中心和干细胞研究中心的研究人员开发了一个首创的路线图，详细说明了干细胞如何成为感觉中间神经元——实现触觉、疼痛和瘙痒等感觉的细胞。

这项使用小鼠胚胎干细胞进行的研究还确定了一种在实验室中产生所有类型感觉中间神经元的方法。研究人员表示，如果这项工作能用人类干细胞进行复制，这可能是朝着开发基于干细胞的疗法迈出的关键一步。该疗法能使因脊髓受伤而失去身体部分感觉的人恢复感觉。

该研究的高级作者、神经生物学教授、布罗德干细胞研究中心成员Samantha Butler说“多年来，我的实验室的研究重点是帮助那些遭受过脊髓损伤的人重新获得感觉。” “这项工作概述了产生人们体验拥抱的舒适感或通过疼痛感知危险所需的细胞的配方，使我们更接近这一目标。”

该研究结果发表在同行评审期刊《Cell Reports》上。

感觉中间神经元是脊髓中的一类神经元，负责将来自整个身体的感觉信息传递给中枢神经系统。2018年，Butler实验室成为第一个从人类胚胎和诱导多能干细胞中创造感觉神经元的小组。当时，他们的研究确定了如何只生产这些关键细胞的一些亚型。

这篇新论文扩展了这项工作，提出了详细的协议，可用于指导干细胞分化为六个感觉中间神经元亚型中的每一个。此外，使用这些协议创建的神经元在遗传和分子上与它们在现实生活中的对应物没有区别，这使研究人员有理由相信它们将具有相同的感觉功能。

这项新研究的第一作者、Butler实验室的博士后Sandeep Gupta说道“每一种亚类型的感觉中间神经元传递不同感觉的信息，如触摸、压力、拉伸、疼痛、瘙痒和热感。” “任何用于治疗脊髓损伤和恢复感觉的细胞疗法都需要包含所有这些亚型，而且这些亚型需要尽可能地类似于真正的神经元。”

Gupta和Butle还在这六种亚型的细胞表面确定了独特的标记物，这将使科学家们能够分离出这些不同感觉中间神经元的纯种群，不管是来自干细胞还是从体内获得的。作为最后一步，他们证明通过对这些协议进行修改，他们可以成功地生成临床应用所需的大量感觉中间神经元。

综合来看，这些进展可能对识别新药物特别有用。例如，研究人员可以分离出传递疼痛信号的感觉中间神经元，并利用这些神经元来测试旨在阻断慢性疼痛患者活动的药物。

在加州大学洛杉矶分校大卫·格芬医学院神经生物学系担任开创性大脑研究中心Eleanor I. Leslie主席的Butler表示“这开辟了一种可能性，即我们可以在实验室中重新创建调节疼痛的神经回路，然后筛选出功能类似吗啡但不针对大脑的新药物，这可以减少成瘾的风险。”

除了对细胞疗法的发展和药物筛选的潜在影响外，在实验室中生成感觉神经元的能力可以使研究人员对影响感觉的疾病（如自闭症谱系障碍或对疼痛的慢性不敏感）进行建模、研究并最终确定治疗方法。

该团队现在正在努力利用人类细胞复制这些发现。Butler说，如果这项工作成功地得到了人类感觉中间神经元的所有亚型，它将为研究感觉处理障碍提供一条关键的新途径。

这项研究得到了美国国立卫生研究院下属的国家神经系统疾病和中风研究所，以及加州大学洛杉矶分校布罗德干细胞研究中心培训项目博士后奖学金的支持。

加州大学洛杉矶分校技术开发小组代表加州大学校务委员会提交的一项专利申请涵盖了这一用于指导干细胞分化成各种类型的感觉中间神经元的协议，Butler和Gupta被列为共同发明人。