研究人員從人類干細(xì)胞制造血清素神經(jīng)元

威斯康星大學(xué)麥迪遜分校（University of Wisconsin-Madison，UW-Madison）從干細(xì)胞開發(fā)神經(jīng)元的者Su-Chun Zhang（張素春），已經(jīng)創(chuàng)建出制造血清素（serotonin，5-羥色胺）的特定神經(jīng)細(xì)胞。

血清素是一種在大腦中發(fā)揮廣泛作用的信號(hào)化學(xué)物質(zhì)，影響情緒、睡眠、焦慮、抑郁、食欲、脈搏和呼吸。也涉及嚴(yán)重的精神疾病，比如精神分裂癥、雙相情感障礙和抑郁癥。

“血清素基本上會(huì)調(diào)節(jié)大腦功能的各個(gè)方面，包括運(yùn)動(dòng)”Zhang說(shuō)道。位于大腦后部一個(gè)結(jié)構(gòu)中的少量神經(jīng)元會(huì)將血清素遞送到大腦的幾乎每個(gè)部分，血清素因而具備了廣泛的影響力。

Su-Chun Zhang實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造的人類產(chǎn)生血清素的神經(jīng)元，生成自誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。藍(lán)色指示細(xì)胞核，紅色和綠色指示這些神經(jīng)元的典型標(biāo)記物。

這項(xiàng)今日發(fā)表于《自然-生物技術(shù)（Nature Biotechnology）》期刊的研究，從兩種類型的干細(xì)胞開始：一種源于胚胎，另一種來(lái)自成人細(xì)胞。由于血清素神經(jīng)元在出生之前形成，因此研究人員必須重建子宮中大腦發(fā)育的化學(xué)環(huán)境，Zhang說(shuō)道。

“這聽起來(lái)相當(dāng)簡(jiǎn)單，而且我們已經(jīng)制造了很多不同類型的神經(jīng)細(xì)胞。此處，使用一種專門設(shè)計(jì)的分子序列，我們必須指導(dǎo)干細(xì)胞發(fā)展成特定的命運(yùn)。如果考慮到制造血清素神經(jīng)元所需的條件是罕見(jiàn)的，在發(fā)育過(guò)程中僅僅存在于大腦中一個(gè)小小的位置，就會(huì)意識(shí)到這是特別困難的。”

這些細(xì)胞表現(xiàn)出對(duì)電刺激的預(yù)期響應(yīng)，并產(chǎn)生了血清素。

雖然其他科學(xué)家已經(jīng)將干細(xì)胞生成某些類似的血清素神經(jīng)元，但這次的研究確鑿得多，論文*作者、UW-Madison 衛(wèi)斯曼中心科學(xué)家Jianfeng Lu說(shuō)道，“以前，實(shí)驗(yàn)室中僅能從多能干細(xì)胞生產(chǎn)幾個(gè)百分點(diǎn)的血清素神經(jīng)元，數(shù)量太少，很難對(duì)這些細(xì)胞進(jìn)行研究。如果你檢測(cè)的10神經(jīng)元中只有兩個(gè)是血清素神經(jīng)元，那么檢測(cè)血清素的釋放是不可能的。”

這些神經(jīng)元是基于細(xì)胞標(biāo)記被確定的（而不是通過(guò)檢測(cè)血清素釋放來(lái)確定），“不足以說(shuō)明這些是功能性血清素神經(jīng)元”Lu說(shuō)道。

為了確認(rèn)新細(xì)胞能像血清素神經(jīng)元那樣發(fā)揮功效，“我們表明，這些神經(jīng)元對(duì)一些FDA批準(zhǔn)通過(guò)血清素通路調(diào)節(jié)抑郁和焦慮的藥物有響應(yīng)”Zhang說(shuō)道。

雖然之前嘗試“遵循從老鼠研究中獲得的知識(shí)”，但新研究使用了其他生長(zhǎng)因子，Zhang說(shuō)道，“這不是確切的試驗(yàn)和錯(cuò)誤，我們需要遵循一些規(guī)則，但我們必須一點(diǎn)點(diǎn)地進(jìn)行完善——一次一種化學(xué)物質(zhì)——直到得出濃度和時(shí)點(diǎn)，然后檢查和復(fù)核結(jié)果。這就是為什么它需要時(shí)間。”

雖然衍生自干細(xì)胞的細(xì)胞通常被用來(lái)測(cè)試藥物毒性，Zhang對(duì)于這些血清素神經(jīng)元卻有著更高的目標(biāo)。“我們認(rèn)為這些（細(xì)胞）可以幫助開發(fā)新的、更有效的藥物，尤其是與更高的神經(jīng)功能相關(guān)，難以在小鼠和大鼠中建模的藥物”他說(shuō)道，“特別是，由于這些細(xì)胞來(lái)自人類，則可能對(duì)抑郁癥、雙相情感障礙或焦慮癥患者帶來(lái)益處。這些是zui棘手的精神疾病，我們目前還沒(méi)有好的治療藥物。”

由于神經(jīng)元可以生成自誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，而誘導(dǎo)多能干細(xì)胞可以從患者皮膚細(xì)胞產(chǎn)生，“這可能對(duì)尋找抑郁癥等精神疾病的療法是有用的”Lu說(shuō)道，“通過(guò)識(shí)別個(gè)體差異，這可能是通向個(gè)性化醫(yī)療的一個(gè)步驟。我不想僅僅是在科學(xué)期刊上發(fā)表論文，我希望我們的工作能夠影響人類健康，能夠改善人類的生活條件。