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美国科学家利用干细胞成功培育脑细胞并实现联接

2010-01-26 00:00 詹姆斯·魏曼博士及其研究团队 每日科学 阅读 0
核心摘要: 美国科学家在动物大脑中成功植入由胚胎干细胞培育的神经细胞,并发现这些细胞能够与原有神经细胞有效联接。这一研究为脊髓损伤和肌萎缩侧索硬化症的治疗提供了新的思路。

据《每日科学》报道,美国科学家近期在动物大脑内植入由胚胎干细胞培育的神经细胞,发现这些细胞能够成功与原有的神经细胞进行联接整合。该研究成果已于1月20日发表在《神经科学》杂志上。

健康大脑细胞之间的联接是稳定和精确的,这对于确保动物的正常行为至关重要。这一新发现首次表明,干细胞不仅可以培育成特定的脑细胞,而且这些由干细胞培育的脑细胞能够精确地进行联接。

研究团队由斯坦福大学医学院的詹姆斯·魏曼博士领导,专注于大脑皮层内传递信息的细胞,其中一些细胞负责肌肉的控制。脊髓损伤和肌萎缩侧索硬化症(ALS)会导致这些脑细胞的损伤或丢失。魏曼表示:“实验结果证实,这些由干细胞培育的脑细胞能够长出连接大脑皮层和脊髓的神经纤维。”

为了使新细胞能够成功在大脑中进行联接,研究人员首先将非专业化的干细胞培育成大脑皮层的特定细胞。他们将胚胎干细胞放在培养皿中,直到这些细胞显示出与成熟神经细胞相同的特征。然后,研究人员将培育的神经细胞移植到新生小鼠的大脑中,具体而言,是将神经细胞移植到负责视觉、触觉和运动的大脑皮层区域。

至今,如何使这些移植细胞进行正确的联接一直是神经系统移植治疗中的一个根本性问题。首先要确保将这些细胞移植到适当的位置,以便它们在成熟后能够在正确的大脑结构内进行联接。例如,正确移植到视觉皮层的细胞通常会连接到大脑深处的上丘和脑桥,而不会连接到脊髓。移植到运动区的细胞则会与脊髓连接,而不是与上丘和脑桥连接。

尽管没有参与这项研究,干细胞生物学领域的专家马亨德拉(Mahendra Rao)对研究成果表示肯定,他指出:“该研究证实了移植的脑细胞可以在幼年动物中进行联接。”研究人员还对两种用于培育可移植细胞的方法进行了比较,但只有其中一种方法达到了预期效果。马亨德拉表示:“研究人员获得了一种培育合适移植脑细胞的方法,这为这些细胞的实际应用迈出了重要一步。”

目前,研究人员正在成年小鼠身上进行试验,以探讨由胚胎干细胞培育的神经细胞是否也能与成年小鼠的大脑原有神经细胞成功联接。如果取得积极效果,将进一步在人脑内进行试验。魏曼及其同事们希望弄清楚这些移植的细胞是如何“知道”采取正确的联接方式,以及这些联接是否会产生正确的行为反应,例如视觉和运动方面的反应。

该研究得到了美国国家神经疾病与中风研究所(National Institute of Neurological Disorders and Stroke)、罗马里德脊髓损伤研究基金(Roman Reed Spinal Cord Injury Research Fund)以及加州再生医学研究所(California Institute for Regenerative Medicine)的支持。

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