CellRep開發了將干細胞轉化為感覺中間神經元的藍圖

加州大學洛杉磯分校的Eli和Edythe Broad再生醫學和干細胞研究中心的研究人員首次開發了一份路線圖，詳細描述了干細胞是如何成為感覺中間神經元的——這種細胞能夠產生觸覺、疼痛和瘙癢等感覺。

這項利用小鼠胚胎干細胞進行的研究，還確定了一種在實驗室中產生所有類型的感覺中間神經元的方法。研究人員說，如果這項工作可以用人類干細胞復制，這可能是發展基于干細胞的治療的關鍵一步，可以恢復那些因脊髓損傷而失去感覺的人的感覺。

該研究的資深作者、神經生物學教授、布羅德干細胞研究中心(Broad Stem Cell research Center)成員薩曼莎·巴特勒(Samantha Butler)說:“多年來，我的實驗室一直致力于幫助經歷過脊髓損傷的人恢復知覺。”“這項工作勾勒出了制造細胞的配方，人們需要這些細胞來體驗擁抱的舒適感或通過疼痛感知危險，這讓我們離這個目標更近了一步。”   

感覺中間神經元是脊髓中的一類神經元，負責將感覺信息從全身傳遞到中樞神經系統。2018年，巴特勒的實驗室成為第一個從人類胚胎和誘導多能干細胞中創造感覺中間神經元的團隊。當時，他們的研究確定了如何只產生這些關鍵細胞的某些亞型。

這篇新論文擴展了這項工作，提出了詳細的協議，可以用來指導干細胞分化成六種感覺間神經元亞型。此外，利用這些協議產生的中間神經元在基因和分子上與現實生活中的中間神經元沒有什么區別，這讓研究人員有理由相信它們將具有相同的感覺功能。

這項新研究的第一作者、巴特勒實驗室的博士后桑迪普·古普塔(Sandeep Gupta)說:“感覺中間神經元的每一種亞型都傳遞著不同感覺的信息，比如觸摸、壓力、拉伸、疼痛、瘙癢和熱。”“任何用于治療脊髓損傷和恢復感覺的細胞療法都需要包含所有這些亞型，而這些亞型需要盡可能接近真實的中間神經元。”

Gupta和Butler還在這六種亞型的細胞表面發現了獨特的標記，這將使科學家們能夠分離出這些不同感覺中間神經元的純群體，無論是來自干細胞還是來自身體。最后一步，他們證明了通過對這些方案進行修改，他們可以成功地產生大量臨床應用所需的感覺中間神經元。

綜上所述，這些進展可能對識別新藥特別有用。例如，研究人員可以分離傳遞疼痛信號的感覺中間神經元，并使用它們來測試旨在阻止慢性疼痛患者活動的藥物。

“這為我們提供了一種可能性，我們可以在實驗室中重建調節疼痛的神經回路，然后篩選新的藥物，這些藥物的功能類似嗎啡，但不針對大腦，這可能會降低成癮的風險，”巴特勒說，她是加州大學洛杉磯分校大衛·格芬醫學院神經生物系的埃莉諾·i·萊斯利先鋒大腦研究主席。

除了對細胞療法和藥物篩選的潛在影響外，在實驗室中產生感覺中間神經元的能力可以讓研究人員建模、研究并最終確定影響感覺的疾病的治療方法，如自閉癥譜系障礙或對疼痛的慢性不敏感。

該團隊現在正致力于利用人類細胞復制這些發現。巴特勒說，如果這項工作成功地產生了所有亞型的人類感覺中間神經元，它將為研究感覺處理障礙提供一個關鍵的新途徑。

這項研究得到了國家神經障礙和中風研究所(國家衛生研究院的一部分)的支持，以及加州大學洛杉磯分校布羅德干細胞研究中心培訓項目的博士后獎學金。