星形膠質(zhì)細胞（Astrocytes）在神經(jīng)退行性疾病研究中起著重要作用。目前從人類多能干細胞中提取星形膠質(zhì)細胞進展緩慢且效率低下。近日，瑞典隆德大學(Lund University)的研究人員開發(fā)出一種快速高效的方法，可以將胚胎干細胞中提取星形膠質(zhì)細胞所需的時間從數(shù)月減少到兩周，為研究人類星形膠質(zhì)細胞在健康和疾病方面提供了新的可能性。
這項研究以題為“Rapid and efficient induction of functional astrocytes from human pluripotent stem cells”發(fā)表在《Nature Methods》雜志上。
星形膠質(zhì)細胞，是哺乳動物腦內(nèi)分布最廣泛的一類細胞，也是膠質(zhì)細胞中體積的一種。它們伸展充填在神經(jīng)細胞的胞體及其突起之間，起支持、引導和分隔神經(jīng)細胞的作用。眾所周知，星形膠質(zhì)細胞具有對正常大腦生理至關重要的功能。近年來，越來越多的研究表明星形膠質(zhì)細胞在大腦中還有許多更加重要復雜的功能。
但這些知識大部分都來自于對小鼠星形膠質(zhì)細胞的研究，它們的復雜性與人類的星形膠質(zhì)細胞還是不同。擺在研究人員面前的一個問題是，難以獲取人類星形膠質(zhì)細胞進行研究。目前在實驗室中培養(yǎng)星形膠質(zhì)細胞有很多方法，但都要耗費很長時間，而且極其困難、價格昂貴且過程復雜。
“之前的方法雖然已經(jīng)成功地從胚胎干細胞中產(chǎn)生了人類星形膠質(zhì)細胞，但這需要幾個月的時間。用我們的方法，只要一到兩個星期就可以產(chǎn)生大量的全功能的人類星形細胞。”領導這個研究小組的Henrik Ahlenius說，“這意味著現(xiàn)在比以前更容易研究星形膠質(zhì)細胞在各種疾病中的作用。”
簡單地說，Henrik Ahlenius和他的研究小組利用病毒激活胚胎干細胞中的基因，這些基因在正常發(fā)育過程中會調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細胞的形成。通過這種方式，研究人員成功地使胚胎干細胞迅速形成星形膠質(zhì)細胞。而且從胚胎干細胞中產(chǎn)生的星形膠質(zhì)細胞在外觀、遺傳特征和功能上與成人大腦中的星形膠質(zhì)細胞非常相似。
Henrik Ahlenius表示:“許多研究人員以前曾使用胚胎干細胞來生成星形膠質(zhì)細胞，但這些方法試圖模擬胚胎干細胞在個體中發(fā)育星形膠質(zhì)細胞時的正常發(fā)育過程，這非常耗時且復雜。”
研究小組通過使用CRISPR-Cas9技術(shù)在胚胎干細胞中插入突變基因，證明了這種細胞在研究大腦疾病中的作用。隨后，他們使用新方法將健康和突變的干細胞轉(zhuǎn)化為星形膠質(zhì)細胞。
當研究人員比較星形膠質(zhì)細胞時，發(fā)現(xiàn)具有這種突變的細胞表現(xiàn)出先前已知存在亞歷山大病的患者中的幾種缺陷。Henrik Ahlenius說:“使用這種方法結(jié)合CRISPR-Cas9，讓我們快速地培養(yǎng)出人類星形膠質(zhì)細胞，為研究星形膠質(zhì)細胞在各種神經(jīng)疾病中的作用提供了更好的可能性。”
研究小組的重點是研究與年齡相關的神經(jīng)退行性疾病，如癡呆和阿爾茨海默氏癥，下一步他們將使用這種方法來研究星形膠質(zhì)細胞在這些疾病中的重要性。
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