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来自威斯康星大学的研究人员报告称，他们开发出了一种新策略，诱导人类多能干细胞（hPSCs）分化生成血清素神经元。这一研究成果发表在12月14日的《自然生物技术》（Nature Biotechnology）杂志上。

领导这一研究的是威斯康星大学的张素春（Su-Chun Zhang）教授。张素春教授是著名的WiCell研究所创始人之一。他的实验室主要研究胚胎干细胞（尤其是人胚胎干细胞）的神经分化，是该领域最顶尖的实验室之一。他的贡献包括在国际上首次将人胚胎干细胞分化成神经前体细胞，将胚胎干细胞分化成各种类型神经元及胶质细胞，研究关键基因（如Pax6等）在神经系统发育中的作用等。

血清素（5-羟色胺）是一种重要的神经递质，参与调控情绪、情感、认知、攻击行为、满足感、睡眠和其他自主神经功能。血清素系统功能失调，尤其是血清素释放或重摄取异常，与精神分裂症、抑郁症、双相情感障碍、焦虑症、强迫症、慢性疼痛综合征及饮食失调等多种精神疾病密切相关。因此，血清素系统是治疗这些疾病的重要靶点。然而，由于无法获得功能性人类血清素神经元进行体外研究，大多数研究一直依赖于实验动物模型。

为了推动人类中枢血清素神经元的体外研究，并开发靶向血清素系统的治疗方法，张素春教授领导的研究团队开发了一种新策略：通过激活WNT和SHH信号通路，促使hPSCs（包括人类胚胎干细胞hESCs和人类诱导多能干细胞hiPSCs）分化为血清素神经元。WNT和SHH是胚胎发育中调控神经管背腹轴模式的关键信号分子，它们的协同激活能够诱导血清素神经元命运决定。

通过精确操控WNT信号通路，研究人员证实hPSCs有效分化成为与中枢血清素神经元高度相似的细胞。这些细胞表达了一系列对血清素神经元发育至关重要的分子，包括色氨酸羟化酶2（TPH2，血清素合成的限速酶），并显示出典型的电生理特征，如动作电位发放和突触传递，且能以活动依赖性方式释放血清素。

当用获得FDA批准的药物曲马多（tramadol，一种μ阿片受体激动剂，可抑制血清素重摄取）和草酸依地普仑（escitalopram oxalate，一种选择性血清素重摄取抑制剂SSRI）处理这些细胞时，它们以剂量和时间依赖性方式释放或吸收血清素，表明这些细胞可用于评估候选药物的药效和毒性。

张素春教授开发的这一新策略，将帮助科学家们获得来自血清素相关神经疾病患者的血清素神经元，推动抑郁症、焦虑症、强迫症等多种精神疾病的新药开发。这不仅能让研究人员更深入地了解个体罹患这些疾病的机制，还将促进开发出更有效的治疗方法。

作者简介：

张素春，男，1963年出生，博士，教授，博士生导师，现为长江特聘教授。1984年毕业于温州医学院，1989年于上海医科大学获人体解剖学硕士学位，1999年于加拿大萨斯卡奇温大学医学院细胞生物学系获博士学位。1996年至1999年在美国威斯康星大学兽医学院医学系神经再生研究室从事博士后研究。2006年3月至今任复旦大学上海医学院解剖和组织胚胎学系教授、生物医学研究院PI、长江特聘教授。科研成果包括：1987年获中国科学院（上海）青年优秀论文比赛二等奖；1991年被评为上海医科大学优秀教师；1991年获上海市科学技术完成奖；1992年获上海市科学技术进步二等奖；1993年获国家科学技术完成奖；1995年为International Journal of Developmental Neuroscience特邀编辑；2002年获美国迈迪逊市最佳科学家奖；2005年为美国国会关于干细胞研究听证会证人；2006年主编《Human Embryonic Stem Cells》；2007年任NIH Blueprint on Neuroscience Research Workshop小组成员；2008年任FDA生物制品评估与研究中心顾问、Royan International Award for Stem Cell Research评委。研究方向：胚胎干细胞。