支配著肌纖維的運動神經(jīng)元是運動活動的必要條件。在許多疾病中，運動神經(jīng)元退化是導致患者癱瘓和死亡的重要原因。來自法國巴黎干細胞療法及單基因疾病研究所(I-Stem - Inserm/AFM/UEVE)的研究人員，與法國國家科學研究院(CNRS)和巴黎笛卡爾大學合作近期開發(fā)出了一種新的方法，其能夠在僅14天內(nèi)更好地控制人類多能干細胞分化，由此生成不同的運動神經(jīng)細胞群。

這項發(fā)表在11月10日《自然生物技術》(Nature Biotechnology)雜志上的研究，將使得擴大生成這些神經(jīng)元變?yōu)榭赡?，并促使在對運動系統(tǒng)疾病，例如嬰兒脊髓性肌萎縮癥或肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)的探索過程中取得更快速的進展。

人類多能干細胞具有生成機體所有細胞的能力。能夠了解及在體外控制它們的分化潛力，將為再生醫(yī)學以及推進病理生理機制研究，以及尋求治療策略提供前所未有的機遇。然而，不能用人類多能干細胞以一種有效的、定向的方式來獲得運動神經(jīng)元一類的專門細胞，往往限制了這些臨床應用的開發(fā)與實現(xiàn)。這一低效性部分歸因于對控制這些細胞分化的分子機制理解不足。

在這篇文章中，研究人員開發(fā)出了一種創(chuàng)新的方法來研究人類干細胞的分化，并由此以一種最優(yōu)的方式生成了許多類型的細胞。

I-Stem研究所研究人員Cécile Martinat說：“人類多能干細胞定向分化往往是一個漫長而低效的過程。獲得運動神經(jīng)元便是這種情況，運動神經(jīng)元在許多的疾病中均受到影響?，F(xiàn)在，采用我們的方法在14天內(nèi)便可獲得這些神經(jīng)元，以往則比這要慢兩倍，且很難達到同質(zhì)性。”

為了實現(xiàn)這樣的結果，研究人員研究了控制胚胎發(fā)育的一些分子的互作。這些研究使得更好地了解發(fā)育過程中支配這些神經(jīng)元生成的機制，以及開發(fā)出最佳的“配方”來有效、快速地生成神經(jīng)元變?yōu)榱丝赡堋?/p>

Inserm研究所Cécile Martinat研究小組的Stéphane Nedelec說：“現(xiàn)在我們能夠生成并由此研究一些運動神經(jīng)元退化疾病中不同程度受累的不同神經(jīng)細胞群。我們計劃研究一下某些神經(jīng)元受到影響，而另一些神經(jīng)元受到保護的原因。”

在中期內(nèi)，這種方法應該會推動開發(fā)出一些針對嬰兒脊髓性肌萎縮癥或是肌側(cè)索硬化癥等癱瘓性疾病的治療方法。“能夠快速獲取大量的神經(jīng)元對于測試相當數(shù)量的藥物，以鑒別出能夠阻止運動神經(jīng)元死亡的藥物將非常有用，”Cécile Martinat說。

原文摘要：

Combinatorial analysis of developmental cues efficiently converts human pluripotent stem cells into multiple neuronal subtypes

Specification of cell identity during development depends on exposure of cells to sequences of extrinsic cues delivered at precise times and concentrations. Identification of combinations of patterning molecules that control cell fate is essential for the effective use of human pluripotent stem cells (hPSCs) for basic and translational studies. Here we describe a scalable, automated approach to systematically test the combinatorial actions of small molecules for the targeted differentiation of hPSCs. Applied to the generation of neuronal subtypes, this analysis revealed an unappreciated role for canonical Wnt signaling in specifying motor neuron diversity from hPSCs and allowed us to define rapid (14 days), efficient procedures to generate spinal and cranial motor neurons as well as spinal interneurons and sensory neurons. Our systematic approach to improving hPSC-targeted differentiation should facilitate disease modeling studies and drug screening assays.

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