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多能干细胞分化功能性神经元移植改善阿尔茨海默病模型小鼠认知功能

2015-10-21 21:38 中国科学院上海生命科学研究院 Stem Cell Reports 阅读 0
核心摘要: 中国科学院上海生命科学研究院景乃禾研究组成功将小鼠和人类胚胎干细胞诱导分化为功能性基底前脑胆碱能神经元(BFCN),移植到阿尔茨海默病模型小鼠脑内后,有效改善了认知功能。研究验证了干细胞来源BFCN的分子和功能特征,并发现移植细胞能整合到胆碱能环路中。该工作为阿尔茨海默病的细胞替代治疗提供了理论依据,相关成果发表于《干细胞报告》。

中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所景乃禾研究组成功将小鼠和人类胚胎干细胞诱导分化为成熟的功能性基底前脑胆碱能神经元(BFCN),并将这些干细胞来源的BFCN移植到阿尔茨海默病(AD)动物模型脑内,有效改善了模型小鼠的认知功能。相关研究成果在线发表于《干细胞报告》(Stem Cell Reports)。

阿尔茨海默病是一种以进行性认知功能障碍和行为损害为特征的神经退行性疾病,其病理特征包括β-淀粉样蛋白沉积、神经原纤维缠结以及胆碱能神经元丢失。基底前脑胆碱能神经元在学习和记忆中起关键作用,其退化是AD认知功能下降的重要原因之一。因此,替代丢失的BFCN成为AD细胞治疗的重要策略。

在景乃禾研究员指导下,岳伟、李媛媛和张婷等研究人员通过优化诱导分化方案,将小鼠和人多能干细胞高效分化为BFCN。这些体外诱导的BFCN表达胆碱乙酰转移酶(ChAT)等特异性标志物,并具备乙酰胆碱合成与释放功能。研究人员进一步将BFCN前体细胞移植到AD模型小鼠(如APP/PS1转基因小鼠)的基底前脑内,发现移植细胞在体内主要分化为功能性乙酰胆碱能神经元,并有效整合到宿主基底前脑的胆碱能投射环路中。行为学测试(如Morris水迷宫和Y迷宫)显示,移植组小鼠的学习和记忆能力较对照组显著改善。

该研究首次系统验证了多能干细胞来源的BFCN在AD模型中的治疗潜力,为基于干细胞的AD细胞替代治疗提供了理论依据和实验基础。 研究还发现,移植细胞通过释放乙酰胆碱、调节突触可塑性以及促进内源性神经修复等机制改善认知功能。未来研究需进一步优化移植细胞的存活率、功能性整合及长期安全性,并探索在非人灵长类模型中的可行性。

据悉,这一研究工作是与北京师范大学舒友生研究组和上海生科院神经科学研究所余翔研究组合作完成的。

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