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Stem Cell Reports:美学者利用单个干细胞培育同类神经细胞

摘要 : 2017年9月28日,国际著名学术杂志《Cell》子刊《Stem Cell Reports》杂志在线发表了美国加州大学旧金山分校神经学甘莉教授研究组的一篇研究论文,论文报道研究组研发出只需两步就能完成的简单方法,可在实验室利用单个诱导多能干细胞(iPSC)培育出数千个完全相同的神经细胞

2017年9月28日,国际著名学术杂志《Cell》子刊《Stem Cell Reports》杂志在线发表了美国加州大学旧金山分校神经学甘莉教授研究组的一篇研究论文,论文报道研究组研发出只需两步就能完成的简单方法,可在实验室利用单个诱导多能干细胞(iPSC)培育出数千个完全相同的神经细胞,培育时间也从其他方法所需的数月减少到两周之内。

iPSC是将皮肤等成体细胞进行重编程后获得的干细胞,有潜力发育成各种不同的人体细胞。比如为研究阿尔茨海默症等神经系统退行性疾病,科学家往往会利用iPSC培育神经细胞或神经胶质细胞,寻找发病机理,筛选具有潜力的新药。但现有方法在实验室培育人体脑细胞不仅过程太复杂,成本也非常高,最大问题是,培育出的神经细胞相互差别很大,经常是各种不同类型的细胞混杂,导致药物筛选实验无法出现一致性结果。

为克服现有方法的局限性,实验室通过对细胞遗传组成进行操控,他们用单个iPSC培育出数千个神经细胞,且这些细胞完全相同,不存在混杂性。新方法还能加速细胞培育过程,实验室培育脑细胞通常需要几个月的时间,而甘莉和她的团队现在只用1—2周就能培育出大量脑细胞。

研究人员表示,新方法由于操作非常简单,可帮助科学家精确控制想要培育的脑细胞数量,以及在不同实验中重复实验结果,因此容易向其他实验室推广,用来筛选药物和研究疾病机理。甘莉团队利用他们的方法获得的神经细胞,创建了一个药物研发平台,可从数千种化合物中筛选出能降低脑细胞Tau蛋白含量的药物。Tau蛋白是一种与阿尔茨海默症有关的含磷酸基蛋白,其内磷酸基过多是导致脑神经功能失常的病因。甘莉团队还与其他实验室分享了这一高性价比的简单方法,这些实验室都成功培育出想要的细胞,验证了新方法的可重复性。

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原文链接:

Scalable Production of iPSC-Derived Human Neurons to Identify Tau-Lowering Compounds by High-Content Screening

原文摘要:

 

Lowering total tau levels is an attractive therapeutic strategy for Alzheimer's disease and other tauopathies. High-throughput screening in neurons derived from human induced pluripotent stem cells (iPSCs) is a powerful tool to identify tau-targeted therapeutics. However, such screens have been hampered by heterogeneous neuronal production, high cost and low yield, and multi-step differentiation procedures. We engineered an isogenic iPSC line that harbors an inducible neurogenin 2 transgene, a transcription factor that rapidly converts iPSCs to neurons, integrated at the AAVS1 locus. Using a simplified two-step protocol, we differentiated these iPSCs into cortical glutamatergic neurons with minimal well-to-well variability. We developed a robust high-content screening assay to identify tau-lowering compounds in LOPAC and identified adrenergic receptors agonists as a class of compounds that reduce endogenous human tau. These techniques enable the use of human neurons for high-throughput screening of drugs to treat neurodegenerative disease.

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