查看精神分裂症患者的活体神经细胞


  根据近期发表在网络版《自然》(Nature)期刊上的一篇研究,精神分裂症患者的转化干细胞能够帮助科学家更深入的研究这种疾病。该细胞使科学家能够从细胞水平来查看精神分裂症,并且还能对潜在药物进行试验以战胜疾病。

  索尔克生物研究所(Salk Institute)的研究者们,起初是对采集于精神分裂症患者的皮肤细胞进行转化,以制造诱导多功能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPS cells)——成体细胞通过化学或遗传学方法进行转化后成为干细胞,具有发育成任何组织类型的能力。接着,他们对这些干细胞进行诱导,使其分化成神经细胞。科学家们发现,相对于健康神经细胞,患病神经细胞个体之间形成的连接要少一些——一个可以用抗精神分裂药物来缓解的问题。

  近期发表了几篇有关特殊疾病患者的诱导多功能干细胞可以为这些疑难杂症提供新的深入见解的文章,这项研究是其中之一。以往有关诱导多功能干细胞分化神经细胞的研究,都关注与特定遗传突变相关的疾病,以及那些在儿童早期形成的疾病。

  但是,精神分裂症是一种更加复杂的疾病。它具有遗传和个人环境双重根源,而且通常形成于青春期或成年早期。“这篇文章开辟了这些细胞模型的运用可能性,甚至可以对精神科疾病进行潜在研究,” 麦克林医院(McLean Hospital)和哈佛医学院(Harvard Medical School)的一位干细胞学家金光洙(Kwang-Soo Kim)说。他未参与此项研究。

  负责索尔克研究所该研究课题的神经学家佛瑞德·盖奇(Fred Gage)说,大多数有关精神分裂症患者大脑差异的已知信息,都来自于患者死后的大脑组织检查。科学家也可以对动物模型进行设计改造,以模仿与该疾病相关联的遗传变异,来研究这些突变的影响,但此类模型不能完全抓获精神分裂症的复杂性。

  而利用转化皮肤干细胞分化的神经细胞,盖奇说,“其优势就在于,这是人们第一次查看来自于精神分裂症患者的活神经细胞。”

  研究者利用采集于4个精神分裂症患者的皮肤细胞,来制造诱导多功能干细胞,而后将它们分化成为神经细胞。研究者将这些神经细胞与未患精神分裂症人的诱导分化神经细胞进行了比较。

  通过用改良狂犬病病毒对神经细胞进行感染,观察病毒在细胞之间的传播,研究者发现,精神分裂症患者的诱导分化神经细胞个体之间形成了较少的连接,并且所产生的伸向其他细胞的神经投影也较少。研究者同时也对细胞基因的活跃性进行了分析,并区分出近600个基因,这些基因的活跃性不同于未患精神分裂症人的细胞基因。这近600个基因中,在死后组织研究中被识别出来的大约仅有四分之一。

  该研究组接着试验了5个已知的精神分裂症治疗药物,以查看药物是否能修复神经细胞之间的连接。经过三周的治疗后,仅有一种药物,即抑制精神病药物洛沙平(antipsychotic loxapine),改善了所有患者神经细胞之间的连接。盖奇说,这些神经细胞,甚至可以用于试验个体患者会如何对特定的疗法进行反应。

  “这项研究表明,诱导多功能干细胞是从细胞水平和分子水平,来对这些疾病进行研究的非常有用的模型,”金说。但是,还依然存在一些问题:这些神经细胞对活大脑神经细胞的代表程度如何。他说,进一步的研究应当集中在:采用更新的技术来制造诱导多功能干细胞,新技术不会造成细胞遗传上的改变,并且能够将干细胞分化为更加明确的神经细胞类型。