將人腦細(xì)胞移植到小鼠大腦中有助深入認(rèn)識唐氏綜合癥等神經(jīng)疾病

在一項新的研究中，來自英國、葡萄牙和瑞士的研究人員將人腦細(xì)胞移植到小鼠大腦中，**觀察到它們?nèi)绾紊L和彼此之間建立連接。這允許他們在一種比以前更自然的環(huán)境中研究人腦細(xì)胞之間相互作用的方式。基于這種技術(shù)，他們通過使用由兩名唐氏綜合癥患者捐獻(xiàn)的細(xì)胞構(gòu)建出唐氏綜合癥模型。此外，他們還描述了來自唐氏綜合癥患者的腦細(xì)胞與來自沒有患上這種疾病的人的腦細(xì)胞之間的差異。他們表示，他們的方法可能在未來用于研究一系列腦部疾病，包括精神分裂癥，癡呆癥和自閉癥。相關(guān)研究結(jié)果于2018年10月11日在線發(fā)表在Science期刊上，論文標(biāo)題為“In vivo modeling of human neuron dynamics and Down syndrome”。

盡管來自唐氏綜合癥患者的腦細(xì)胞之間形成的一些連接更加穩(wěn)定和豐富，但是它們以一種略加不協(xié)調(diào)的方式進(jìn)行通信。這提示著在唐氏綜合癥中，腦細(xì)胞之間形成的連接的協(xié)調(diào)活動減少和穩(wěn)定性增加可能與認(rèn)知功能有關(guān)。

將人腦細(xì)胞移植到小鼠大腦中允許這些研究人員能夠隨著時間的推移監(jiān)測它們的成熟。最終，他們發(fā)現(xiàn)來自唐氏綜合癥患者的腦細(xì)胞在發(fā)育的關(guān)鍵階段并不像正常細(xì)胞那樣活躍，這可能對這種疾病的一些癥狀產(chǎn)生重要的影響。

至關(guān)重要的是，這種技術(shù)允許科學(xué)家研究腦細(xì)胞之間如何進(jìn)行通信。腦細(xì)胞之間形成的連接能夠讓它們彼此間交談，而且經(jīng)常在癡呆癥和帕金森病等疾病中首先遭受損傷。這種情況早在腦細(xì)胞自身開始死亡之前就已經(jīng)發(fā)生了。但是這些連接是如此之小以至于諸如核磁共振成像（MRI）和正電子放射斷層造影術(shù)（PET）之類的掃描工具不能夠觀察到它們。在這項新的研究中，這些研究人員采用了一種革命性的稱為體內(nèi)雙光子顯微鏡（in vivo 2-photon microscopy）的技術(shù)，這允許他們不僅能夠觀察單個活的腦細(xì)胞，而且也能夠觀察它們之間形成的連接。

在這項研究中，這些研究人員首先從唐氏綜合癥患者體內(nèi)取出一些皮膚細(xì)胞，隨后在實驗室中將它們進(jìn)行重編程而產(chǎn)生誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞），接著利用ips細(xì)胞產(chǎn)生腦細(xì)胞。他們對這些腦細(xì)胞進(jìn)行基因改造以便能夠監(jiān)測它們的活動。他們隨后能夠?qū)⑦@些人腦細(xì)胞移植到活小鼠的大腦中，并隨著時間的推移，監(jiān)測它們的發(fā)育和功能。這些人腦細(xì)胞不僅形成了復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，而且還開始以與正常腦細(xì)胞非常相似的方式進(jìn)行通信。他們原本希望一些人腦細(xì)胞能夠在小鼠大腦內(nèi)生長，但是令人吃驚的是，他們觀察到這些人腦細(xì)胞茁壯成長，很快就會彼此間交談和合作。

目前尚不清楚這些移植到小鼠大腦中的人腦細(xì)胞在多大程度上類似于人腦中腦細(xì)胞的組裝和復(fù)雜性。還需要開展進(jìn)一步的實驗來研究這一點。