世界首次，在實驗室中培養出高度成熟神經元，讓漸凍癥/帕金森病等疾病治療成為可能 _健康小知識

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撰文丨nagashi
編輯丨王多魚
排版丨水成文
神經退行性疾病，是由進行性神經細胞死亡而導致功能障礙的一類疾病，包括阿爾茨海默病（AD）、帕金森病（PD）、亨廷頓舞蹈癥（HD）和漸凍癥（ALS）等等。目前，神經退行性疾病的病因尚不明確并且無法治愈，嚴重威脅著人類健康，同時也造成了巨大的經濟負擔。
值得注意的是，這些神經退行性疾病，以及腦中風，都會導致大量神經元丟失。因此，如果能在患者體內再生神經元或將健康的神經元移植過去，顯然就能從根本上治愈這些重大疾病。
2022年1月12日，美國西北大學的研究人員在干細胞領域頂級期刊CellStemCell上發表了題為：Artificialextracellularmatrixscaffoldsofmobilemoleculesenhancematurationofhumanstemcell-derivedneurons的研究論文。
研究團隊在帶有“跳舞分子”（dancingmolecules）的涂層上培養誘導多能干細胞（iPSCs）來源的神經元，創造出功能更成熟的神經元，增強了突觸信號、電活動和分支，并提高了存活率。這種神經元可以移植到脊髓損傷或神經退行性疾病患者體內，以替代丟失或受損的神經元。

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iPSC來源的神經元
隨著干細胞技術的發展，科學家們可以產生iPSCs并促進其分化為神經細胞，從而提供了一種前所未有的、修復人類中樞系統的途徑，同時也使得研究神經發育和神經疾病模型組裝成為可能。
然而，目前體外培養iPSCs來源的神經元仍然十分具有挑戰性，在細胞培養皿中生長的神經元不會完全成熟，而是類似于胚胎或出生后早期的神經元，并且表現出較低的長期生存能力。
打個形象生動的比喻，當你有一個iPSC ，設法通過干細胞技術將其誘導成一個神經元，那它將是一個年輕而幼稚的神經元，就像剛出生的嬰兒。因此，為了讓它能用于科學研究以及后續的臨床應用，你需要讓其成長為一個成熟的神經元。
“跳舞分子”和“ECM模擬平臺”
【世界首次，在實驗室中培養出高度成熟神經元，讓漸凍癥/帕金森病等疾病治療成為可能】在此之前，該研究團隊已經證實，用納米纖維包裹的神經元比其他方法更成熟，而這些成熟的神經元更能建立對神經元功能至關重要的突觸連接。因此，研究人員推測是細胞外基質（ECM）影響了神經元的發育。這是一種“細胞間支架” ，在神經元成熟、信號傳遞和衰老中起著關鍵作用。
為了從iPSC中獲得成熟的神經元，研究團隊基于通訊作者SamuelI.Stupp在去年推出的突破性“跳舞分子”技術創建了一個“ECM模擬平臺” 。該技術包括由肽兩親體（PA）分子形成的超分子納米原纖維支架，這種材料一開始是作為急性脊髓損傷的潛在治療方法。

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具有不同程度超分子運動的IKVAV-PA超分子納米纖維的表征
在之前的研究中，該研究團隊發現，通過模擬生物分子的運動，即使是人工合成材料也可以與細胞通信。實際上，人體內的細胞受體一直處于快速移動狀態，有時甚至是以毫秒為時間尺度，因此想要“擊中”它們是非常困難的，而這項研究一個關鍵創新是發現如何控制納米纖維中10萬多個“跳舞分子”的集體運動。
在這項最新研究中，研究團隊首先將人源iPSCs分化為運動神經元和皮層神經元，然后將其置于含有這些快速移動的“跳舞分子”的合成納米纖維涂層上。研究團隊發現，當具有類似納米纖維結構和化學成分的超分子支架表現出更強烈的超分子運動時，其生物活性顯著增強，同時培養在含有高度流動PA分子的基質上的神經元也表現出與功能成熟度增加一致的幾個特征。