科学家从干细胞产生人类去甲肾上腺素神经元对研究阿尔茨海默病和帕金森病具有重要意义

威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员发现了一种关键的蛋白质，该蛋白质对于发育一种被认为在阿尔茨海默病和帕金森病等疾病中发挥作用的脑细胞至关重要，并首次利用这一发现从干细胞中培育出神经元。

在人脑蓝斑部分发现的干细胞衍生的去甲肾上腺素神经元可能有助于研究许多精神疾病和神经退行性疾病，并为开发治疗这些疾病的新方法提供工具。

中国南京大学的研究员陶云龙(在这项研究进行时是威斯康辛大学麦迪逊分校魏斯曼中心的研究教授)和威斯康辛大学麦迪逊分校神经科学和神经病学教授张素春发表了他们关于细胞的研究成果，他们在《自然生物技术》杂志上将其称为LC-NE神经元。

蓝斑中的去甲肾上腺素神经元调节心跳、血压、觉醒、记忆、注意力和“战斗或逃跑”反应。人类的后脑(蓝斑所在地)大约有50,000个LC-NE神经元。从那里，LC-NE神经元到达大脑和脊髓的所有部分。

“蓝斑中的去甲肾上腺素神经元对我们的生命至关重要。我们称之为生命中心，”张说。“如果没有这些神经细胞，我们可能会从地球上灭绝。”

尽管未知，这些神经元也在各种神经退行性疾病和神经精神疾病中发挥作用。在许多神经退行性疾病中，例如阿尔茨海默氏症和帕金森氏症，神经元在很早的阶段就开始退化——有时比其他大脑区域开始衰退要早几年。

“人们很早就注意到了这一点，但他们不知道蓝斑在这个过程中的作用是什么。部分原因是我们没有一个好的模型来模拟人类LC-NE神经元，”该研究的第一作者陶说。

之前从人类干细胞中创建这些神经元的尝试遵循了基于小鼠模型中LC-NE神经元发育的方案。两年来，陶探索了为什么这些转化干细胞的尝试失败了，以及干细胞发育成神经元在人类中有何不同。

在这项新研究中，他发现了ACTIVIN-A(一种属于生长因子家族的蛋白质)对于调节人类NE神经元的神经发生非常重要。

“我们对蓝斑的发育有了一些新的认识，”陶说。“这是本文的主要发现，基于该发现，我们可以生成蓝斑去甲肾上腺素神经元。”

为了创建LC-NE神经元，研究人员将人类多能干细胞转化为来自后脑的细胞。然后，利用ACTIVIN-A和一系列附加信号，他们引导细胞发育成为LC-NE神经元。

一旦转化，这些细胞就会表现出人脑中功能性LC-NE神经元的典型特征，释放神经递质去甲肾上腺素。他们还展示了轴突树枝化——神经元的长分支臂的延伸，实现脑细胞之间的连接——并对二氧化碳的存在做出反应，这对于呼吸控制至关重要。

这些新细胞可以作为人类疾病的模型，使科学家能够筛选潜在治疗药物，并回答诸如为什么蓝斑细胞在神经退行性疾病中如此早死亡等问题。

“如果这在某种程度上是因果关系，那么我们可能会采取一些措施来预防或延迟神经退行性变过程，”张说。

LC-NE细胞有一天可能会用作干细胞疗法。

“这些细胞的应用意义相当广泛，”张说。

接下来，研究人员将研究ACTIVIN-A调节LC-NE神经元发育的详细机制。该小组还将利用这些细胞进行药物筛选和疾病建模的转化工作。