Nature子刊:人胚胎干细胞移植可恢复小鼠的记忆和学习

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Nature子刊:人胚胎干细胞移植可恢复小鼠的记忆和学习! @3 S. ~$ x, S! x% U4 M
时间：2013-04-23 08:17:08 来源：生物无忧 作者：davidtower / M  D2 n/ t/ C" y4 f% G. l
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    在一项新的研究中，威斯康星大学麦迪逊分校研究人员首次证实人胚胎干细胞能够转化为有助于小鼠再次获得学习和记忆的能力的神经元。这也是首次证实人干细胞能够成功地移植到小鼠大脑中，然后愈合神经损伤。相关研究结果于2013年4月21日在线发表在Nature Biotechnology期刊上，论文标题为“Medial ganglionic eminence–like cells derived from human embryonic stem cells correct learning and memory deficits”。论文通信作者为威斯康星大学麦迪逊分校神经科学与神经病学教授Su-Chun Zhang博士。
$ [4 E2 H; X$ c8 P    一旦移植到小鼠大脑中，这些干细胞形成两类常见的且又至关重要的神经元，并且这两类神经元通过化学物γ-氨基丁酸(GABA)或乙酰胆碱进行信号沟通。Zhang说，“这两类神经元参与人类多种行为、情感、学习、记忆、上瘾和很多其他的精神问题。”
  @1 v/ N: L. X& f: F- d# a    当在实验室中培养人胚胎干细胞时，研究人员利用化学物来促进这些干细胞分化为神经元。实验中所使用的小鼠是一种不对来自其他物种的移植物产生免疫排斥的特殊品种。
5 ]7 }0 `+ Q9 D6 @    在接受这种干细胞移植后，这些小鼠在学习和记忆的标准测试中显著性地表现更好。比如，它们在水迷宫实验(让测试对象接受挑战：记住水池中隐藏平台的位置)中表现得更加娴熟。7 D  G  D8 @' k: e8 v& u) ?5 x
    在这项研究中，研究人员首先故意地让参与学习和记忆的小鼠大脑区域遭受损伤。 6 `8 b1 }. i" q# u# m0 Y
    Zhang说，三种参数(位置、时间和纯度)是研究取得成功的关键。“发育中的脑细胞从它们所在的组织中获得信号。我们通过操纵这些脑细胞大脑中的位置来指导它们形成胆碱能神经元(cholinergic neuron)和γ-氨基丁酸能神经元。”
, y- K  S7 B- @    Zhang说，“小鼠大脑起初遭受损伤的区域为内侧隔核(medial septum)，其中这个区域通过胆碱能神经元和γ-氨基丁酸能神经元与海马体连接在一起。这种神经回路在哺乳动物学习和记忆的能力中发挥着关键性作用。”
1 e/ i7 C/ b! a    然而，人胚胎干细胞被移植到小鼠的海马体(一种至关重要的记忆中心，位于这种神经回路的另一端)中。当这些干细胞被移植后，通过对大脑中的化学信号方向作出反应，它们开始发生分化，并且与海马体中适当的细胞连接在一起。
& X5 I9 z7 C: K    Zhang说，这种过程好比是移除一段电话电缆，如果人们能够找到正确的通信线路，那么人们就能够在电缆两端中的任一端进行线路更换。
6 ~0 W& ?6 }4 L+ i( J* c    Zhang说，确保几乎所有的移植到海马体中的干细胞变成神经元是至关重要的。“这意味着人们能够预测这些干细胞的后代细胞是什么，而且在未来的治疗应用中，人们就可降低注射可能形成肿瘤的干细胞的风险。在很多其他的移植实验中，注射早期的祖细胞会导致肿瘤形成。这种情形在我们的实验中并没有发生，这是因为这些移植到海马体中的干细胞是纯的，并且它们的特定命运已被确定，因此它们不会产生其他的细胞。我们需要确保我们没有注入癌症的种子。”  F& `" a# M9 E4 W( z3 R0 |% J; z
    Zhang说，通过细胞替换进行大脑修复是干细胞的最高目标，而且有两类细胞在大脑功能中发挥着关键性作用。“胆碱能神经元与阿尔茨海默病和唐氏综合症相关，而γ-氨基丁酸能神经元与很多其他的疾病(如精神分裂症、癫痫症、抑郁症和 药物成瘾)相关。”
0 c9 H6 G. D% _; Q4 Y( K) Z, P/ `    尽管这些研究结果吸人眼球，但是干细胞疗法不大可能产生直接效益。Zhang注意到，“对很多精神疾病而言，人们并不知道大脑中哪个区域出问题了。”
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原始论文:
0 a9 y- A0 T! |- V    Medial ganglionic eminence–like cells derived from human embryonic stem cells correct learning and memory deficits, Nature Biotechnology, DOI:10.1038/nbt.2565
2 `5 H' Z' d( G7 Shttp://www.nature.com/nbt/journa ... /full/nbt.2565.html