科学家产生并跟踪产生髓磷脂的神经元的发育

作者：张馨予

研究为神经细胞提供绝缘的人类少突胶质细胞是一项挑战。但是产生干细胞衍生的三维脑细胞培养物的新方法正在取得回报。

为了使大脑正常工作，至关重要的是某些神经元必须包裹有髓磷脂，而髓磷脂是一种增强脉冲传输的涂层。失败可能导致从脑瘫到多发性硬化症的预后。

对少突胶质细胞(制造髓磷脂的脑细胞)的更好理解可能有助于纠正或预防这些疾病。然而，尽管长期以来一直在仔细检查和操纵培养的神经元以撬开它们的秘密，但是研究人类少突胶质细胞却一直很困难。它们出生于大脑发育的晚期，因此要挑战人类神经元和其他大脑细胞的生成方式，以概括这些细胞类型在发育过程中发生的复杂相互作用，这是一种挑战。

现在，斯坦福大学医学院的研究人员已经证明，他们几年前开发的用于培养源自干细胞的人脑细胞球的系统，该系统模仿真实的大脑回路，可以与神经元和第三种类型一起产生少突胶质细胞。脑细胞称为星形胶质细胞。

精神病学和行为科学助理教授，医学博士Sergiu Pasca说：“我们现在在一种单一的文化中相互作用着多种细胞类型。”“这使我们能够更近距离地观察人脑中主要的细胞参与者如何相互交谈。”

1月28日在线发表在《自然神经科学》上的一项描述这项工作的研究。帕斯卡是这项研究的资深作者，她是斯坦福大学吴仔神经科学研究所人类大脑器官发生计划的负责人。主要作者是研究生丽贝卡·马顿。

从干细胞到少突胶质细胞

在培养皿中，所有三种细胞类型都是从多能干细胞发育而来的。像在人类前脑中那样，将自己布置在三维大脑球或椭球中;逐步成熟;并进行栩栩如生的互动。斯坦福大学的科学家从他们的座位旁偷看了少突胶质细胞的运动，看着它们将延伸物包裹在单个神经元周围，形成了髓鞘的绝缘外套，从而在现实的大脑组织中加速了信号传输。

研究人员能够确定哪些基因在大脑球体的少突胶质细胞发育的不同阶段有活性，并表明这些基因的激活模式与现实生活中的少突胶质细胞在相当的成熟阶段非常相似。这样一来，他们就可以在培养的少突胶质细胞中确定几种基因激活的不同起始时间，这些基因突变后会引起不同的先天性髓鞘疾病-这一发现可能会对这些疾病的建模产生影响。

星形胶质细胞

这些大脑球状体中的许多含有多达100万个细胞，直径高达八分之一英寸，已经在培养物中存活了至少两年。在这段时间里，另一种脑细胞出现了。这些细胞被称为星形胶质细胞，数量超过大脑中的神经元，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，即神经元之间通过结点相互传递信息。

在人的大脑皮层中，大多数神经元在妊娠的第26周出生。在此期间，星形胶质细胞开始出现，并在几个月后继续成熟。以前的培养方法不能使细胞存活足够长的时间来概括这种成熟过程。

人类少突胶质细胞需要更长的时间才能出现。在负责高级认知功能(例如决策，调度和预见)的高级大脑区域(如大脑皮层)中，少突胶质细胞在出生时就开始大量形成。

在这项新研究中，研究人员通过添加特殊的生长因子和营养物质来促进少突胶质细胞的形成，存活和发展，从而改变了他们以前培养脑球的方法。在培养开始的第100天，少突胶质细胞与神经元和星形胶质细胞并存。