某些疾病，特别是与衰老有关的疾病，例如阿尔茨海默氏病和帕金森氏病，的发生率正在上升。为了更好地了解这些情况并评估潜在的新疗法，研究人员需要可以在实验室中研究的准确模型。
索尔克研究所(Salk Institute)的研究人员，以及斯坦福大学和贝勒医学院的合作者表明，使用先前发表的方法被诱导生长为神经细胞的小鼠细胞具有与大脑中自然发育的神经元相匹配的分子特征。
这项研究发表在eLife上在2019年1月15日，为更好地模拟单个患者的疾病打开了大门。这项技术将使研究人员能够研究神经系统疾病的发展以及测试新疗法。这项新技术还可以帮助推进对源自患者自身细胞的基因疗法的研究。
该研究的两位资深作者之一索尔克教授约瑟夫·埃克说：“这项研究正在为实验室中创造神经元的最佳方法开辟道路。”“通过将这些细胞重新编程为神经元，您可以潜在地了解有关这些疾病如何在细胞水平上发挥作用的新知识，尤其是遗传改变所驱动的疾病。”
该研究中使用的称为成纤维细胞的细胞构成了动物的大部分结缔组织，并在伤口愈合中起着重要作用。研究人员一直在研究如何在实验室培养皿中将成纤维细胞转化为神经元细胞，但是直到现在，他们还不知道这些新创建的神经元是否准确地对应于大脑中自然生长的神经元。
斯坦福大学的合著者马里乌斯·韦尔尼格(Marius Wernig)开发了利用相匹配的表观基因组诱导成纤维细胞生长为神经元的技术。用这种方法，制造诱导的神经元细胞不涉及多能中间体。相反，细胞直接从成纤维细胞转化为神经元。
“细胞工程学中的一个重要问题是如何知道产品的质量，”第一作者，埃克实验室的博士后研究员Chongyuan Luo说。“如果我们要用成纤维细胞制造神经元，我们想知道它们与大脑中神经元的比较。我们对在表观基因组水平上观察这些细胞特别感兴趣。”
表观基因组由附着于DNA并在基因开启并翻译成蛋白质时进行调节的化学物质组成。诱导神经元和自然生长神经元的表观基因组之间的差异可能导致诱导神经元的特征不同，这可能会使它们的神经元行为模型不那么准确。
研究人员使用了由Ecker实验室开发的一种名为MethylC-seq的技术，研究了基因组中每个连接有甲基的化学基团的位置。他们证实，这些诱导的神经元具有与大脑中神经元相匹配的表观基因组。
“这项研究是在小鼠细胞中完成的，但是我们计划使用相同的技术来研究由人类细胞产生的诱导神经元，”萨克(Salk)基因组分析实验室主任，霍华德·休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute)研究人员埃克(Ecker)解释说。埃克还计划与同事合作，将该技术应用于人类细胞，以更好地了解与年龄有关的认知能力下降。
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