研究人員從人類干細胞制造血清素神經(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)細胞。

血清素是一種在大腦中發(fā)揮廣泛作用的信號化學(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。

“血清素基本上會調(diào)節(jié)大腦功能的各個方面，包括運動”Zhang說道。位于大腦后部一個結(jié)構(gòu)中的少量神經(jīng)元會將血清素遞送到大腦的幾乎每個部分，血清素因而具備了廣泛的影響力。

Su-Chun Zhang實驗室創(chuàng)造的人類產(chǎn)生血清素的神經(jīng)元，生成自誘導(dǎo)多能干細胞。藍色指示細胞核，紅色和綠色指示這些神經(jīng)元的典型標記物。

這項今日發(fā)表于《自然-生物技術(shù)（Nature Biotechnology）》期刊的研究，從兩種類型的干細胞開始：一種源于胚胎，另一種來自成人細胞。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說道。

“這聽起來相當簡單，而且我們已經(jīng)制造了很多不同類型的神經(jīng)細胞。此處，使用一種專門設(shè)計的分子序列，我們必須指導(dǎo)干細胞發(fā)展成特定的命運。如果考慮到制造血清素神經(jīng)元所需的條件是罕見的，在發(fā)育過程中僅僅存在于大腦中一個小小的位置，就會意識到這是特別困難的。”

這些細胞表現(xiàn)出對電刺激的預(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說道，“以前，實驗室中僅能從多能干細胞生產(chǎn)幾個百分點的血清素神經(jīng)元，數(shù)量太少，很難對這些細胞進行研究。如果你檢測的10神經(jīng)元中只有兩個是血清素神經(jīng)元，那么檢測血清素的釋放是不可能的。”

這些神經(jīng)元是基于細胞標記被確定的（而不是通過檢測血清素釋放來確定），“不足以說明這些是功能性血清素神經(jīng)元”Lu說道。

為了確認新細胞能像血清素神經(jīng)元那樣發(fā)揮功效，“我們表明，這些神經(jīng)元對一些FDA批準通過血清素通路調(diào)節(jié)抑郁和焦慮的藥物有響應(yīng)”Zhang說道。

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

雖然衍生自干細胞的細胞通常被用來測試藥物毒性，Zhang對于這些血清素神經(jīng)元卻有著更高的目標。“我們認為這些（細胞）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”他說道，“特別是，由于這些細胞來自人類，則可能對抑郁癥、雙相情感障礙或焦慮癥患者帶來益處。這些是zui棘手的精神疾病，我們目前還沒有好的治療藥物。”

由于神經(jīng)元可以生成自誘導(dǎo)多能干細胞，而誘導(dǎo)多能干細胞可以從患者皮膚細胞產(chǎn)生，“這可能對尋找抑郁癥等精神疾病的療法是有用的”Lu說道，“通過識別個體差異，這可能是通向個性化醫(yī)療的一個步驟。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。