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科学家首次将血液转化为神经细胞

最近,加拿大麦克马斯特大学的科学家们,通过患者简单地卷起袖子并提供血液样本,就制备出了人类患者来源的成人感觉神经元。


具体来说,麦克马斯特大学的干细胞科学家,现在可以将成人血细胞直接转化为负责疼痛、温度和痒感觉的中枢神经系统(脑和脊髓)神经元以及周围神经系统神经元(身体其他部位)。这意味着,我们可以根据一个的血液,确定他的神经细胞对刺激产生何种反应。


这一研究突破,以封面文章的形式发表在最近的《Cell Reports》杂志,是由麦克马斯特大学干细胞和癌症研究所主任Mick Bhatia带领完成。他是加拿大人类干细胞生物学研究主席,也是Michael G. DeGroote医学院生物化学与生物医学科学系教授。本文共同作者、人类干细胞研究主席Karun Singh也在此项研究中发挥了关键作用。


目前,科学家和医生对疼痛的复杂问题以及如何对待它,还了解有限。周围神经系统是由不同类型的神经组成——有些是机械性的(感知压力),其他一些检测温度(热)。在极端情况下,疼痛或麻木是由这些周围神经发送的信号所感知的。


Bhatia说:“问题是,不同于血液、皮肤样本或组织活检样本,你不能直接采集患者的一部分神经系统。它运作起来就像复杂的线路,穿过整个身体,大部分不能被采样用于研究。”


Bhatia说:“现在,我们可以轻松地获得血液样本,并在培养皿中制备神经系统——中枢神经系统和周围神经系统的主要细胞类型,这是专门针对每一名患者的。此前没有人用成人血液做到这一点。


“我们可以采集一名患者的血液样本,就像在医生诊疗室通常执行的采血程序,有了它,我们就可以用这种新方法,在短期内生产一百万个感觉神经元(构成周围神经)。我们也可以制备中枢神经系统的细胞,因为我们研制出的血液-神经转换工具,可在转化的过程中产生神经干细胞。”


Bhatia补充说:“这一革命性的、直接转换的专利技术,有着广泛而直接的应用。它可让研究人员开始探寻关于了解疾病并改善治疗的问题:为什么某些人感到疼痛,而某些人则麻木?这是遗传问题?是否可以在培养皿中模拟糖尿病患者所经历的神经病变?”


这一技术也为新止疼药(不止是麻痹疼痛感觉)的开发奠定了基础。Bhatia说,使用了几十年的非特异性阿片类药物,至今仍在使用。


Bhatia说:“如果我是一名患者,我感到疼痛或出现神经病变,对我来说最好的止疼药靶定的是外周神经系统的神经元,但对中枢神经系统却没有影响,从而避免非成瘾性药物的副作用。”


“你不想感到困倦或无意识,你只是想让你的痛苦消失。但是,直到现在,没有人能够做到,也没有这样的技术来测试不同的药物,以一种患者特异性或个性化的方式,发现靶定周围神经系统而不影响中枢神经系统的药物。”


Bhatia研究小组使用新鲜血液以及冷冻血液,成功检测了他们的这一过程。由于血液样本是在许多临床试验中采集并冻结的,这使得它们几乎有点像“时光机”,退回去探索疼痛或神经病变问题,在过去临床试验(反应和结果已经被记录)中患者采集血液制备的神经元上运行测试。”


Bhatia解释说,这一过程将来可能有预后潜力,你可以研究一名2型糖尿病患者,并通过在实验室中使用他们血液来源的自身神经细胞进行测试,预测出他们是否会经历神经病变。


Michael G. DeGroote 疼痛研究和护理研究所主任Akbar Panju指出:“这项成果是非常令人兴奋的,会对神经系统疾病的管理产生重大的影响,尤其是神经性疼痛。”


“这项研究将帮助我们了解细胞对不同药物和不同刺激的反应,并可让我们为经受神经病理性疼痛的患者,提供个性化的医学治疗方案。”


原文链接:Single Transcription Factor Conversion of Human Blood Fate to NPCs with CNS and PNS Developmental Capacity


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