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
6 P& M9 m1 h6 Y. z) n9 y$ ~时间：2013-04-23 08:17:08 来源：生物无忧 作者：davidtower
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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。+ N; p; x1 r4 i( _
    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。”
# L- D; \" n0 M+ E2 Z9 F    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。
, ^" H# |2 O0 V  g: Z) l; P    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。
& ]8 p& g' f: M6 m" O% J  G2 e- T% H  b    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。
! {9 f5 Z( o- F) }    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。”7 {/ E8 }/ w4 U! G" m$ N
    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。”6 o, P0 }. F% u  m0 B& z6 [9 p
    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。  G; f/ m; c/ j* l
    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。( N. d2 M) x7 ^' z
    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。”
% J. d0 @, Y1 {6 Z/ L, G    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。”$ w0 M9 z9 s) u# g
    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。”& u6 l- R& U+ t  `. M

: j+ m/ Z% S) M# S, w原始论文:
" `& v7 y# M0 y" \: B! m( `    Medial ganglionic eminence–like cells derived from human embryonic stem cells correct learning and memory deficits, Nature Biotechnology, DOI:10.1038/nbt.2565! ?3 a5 H5 K; x
http://www.nature.com/nbt/journa ... /full/nbt.2565.html

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移植人类胚胎干细胞 修复老鼠学习记忆障碍
( @8 ]0 @5 q. w: q, R2013-04-23 10:25:06 来源：生物360 作者：koo- p" y6 f2 `2 `/ m3 x
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日前，威斯康辛大学麦迪逊分校与复旦大学上海医学院的科学家首次将人类胚胎干细胞移植进大脑受损的老鼠的神经细胞内，成功地帮助老鼠恢复了学习和记忆能力。这项新研究将为神经疾病的药物筛查和新药发现创建研究模型。相关研究论文刊登在了近期出版的《自然•生物技术》杂志上。1 l: B* h1 f4 d" R; e8 c
在这项最新研究中，科学家通过化学方法，引导人类胚胎干细胞分化成神经细胞，再将得到的中间细胞注射进老鼠体内，随后，这些细胞形成了两类常见且重要的神经元：γ-氨基丁酸（GABA）和乙酰胆碱。研究人员表示，这两类神经元与人类的行为、情感、学习、记忆、上瘾和某些精神问题都有关联。
4 E0 N! S: f/ M6 E7 R# p实验初始，研究人员破坏了老鼠大脑内的内侧隔核，该地区通过GABA和类胆碱神经元与海马体（大脑中被认为是感情和记忆中心的部分）连接在一起。研究人员表示，这一环路是学习和记忆能力的基础。
1 H( {! l+ l# T0 E# V0 E1 M移植细胞则被放置在位于这些记忆环路另一端的海马体内，当细胞移植进去后，为了对大脑发出的化学指令做出反应，它们开始变得专门化并同海马体内合适的细胞连接在一起。结果发现，移植后，老鼠在学习和记忆能力测试方面的得分高了很多。例如，它们在水迷宫测试中表现得更好，这一测试需要老鼠能记住游泳池内一个隐藏平台的位置。
, d6 N# S1 n$ h# Z/ Q研究人员指出，确保几乎所有被移植的细胞都变成神经细胞非常关键，这意味着科学家能预测最终会得到什么细胞以及在治疗中如何使用它们，减少了注射形成肿瘤干细胞的机会。在很多移植实验中，注射初始原细胞经常会产生大量肿瘤细胞，而这项实验却没有出现这种情况，因为被移植的细胞是纯净的，而且命运已被注定，这就使得它们不会“节外生枝”，确保没有注射进癌症的“种子”。
" K7 o2 q6 d- g0 n) Y研究人员表示，新得到的这两种细胞都对大脑的功能至关重要。类胆碱神经元与老年痴呆症和唐氏综合征有关；而GABA神经元同精神分裂症、癫痫、抑郁和上瘾等精神疾病有关。很多精神方面的疾病，人们并不知道大脑的哪个部分出了错，新研究有望为神经疾病的药物筛查和新药发现创建模型。
! l$ a" x2 x: J) A" I4 |原文检索：
+ v2 }2 ]9 S' O# UYan Liu, Jason P Weick, Huisheng Liu, Robert Krencik, Xiaoqing Zhang, Lixiang Ma, Guo-min Zhou, Melvin Ayala & Su-Chun Zhang. Medial ganglionic eminence–like cells derived from human embryonic stem cells correct learning and memory deficits. Nature Biotechnology, 21 April 2013; doi:10.1038/nbt.2565
3 |9 x3 ?. r, W3 F+ R) v•        期刊NATURE BIOTECHNOLOGY+ k+ {% v+ j! y# z7 G( V" M, r! `
•        研究机构UNIVERSITY OF WISCONSIN-MADISON复旦大学上海医学院8 o4 H4 L2 d) d- O3 T9 N% n
•        标签人类胚胎干细胞学习记忆内侧隔核9 r, R( N- v  q7 j  E

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