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Nature:科学家成功培养​疼痒神经元

Nature:科学家成功培养疼痒神经元

研究某一生理现象和疾病可能需要特殊的细胞,如研究疼痛和外周感觉就需要研究感觉神经元,为深入研究这些细胞功能,最好能体外培养这种细胞,但是这些神经元过去一直无法体外培养,最近有两个美国科学家小组通过诱导成纤维细胞,解决了这一困难。

两篇论文11月24日同期发表在《自然神经科学》,两个美国科学家小组分别采用不同的技术培养出小老鼠和人类的感觉神经元,这是历史上第一次成功体外培养出感觉神经元,给这一领域的研究奠定了重要技术基础,能提高人们寻找不同个体疼痛和痒敏感性差异的原因,促进疼痛和痒治疗药物的开发。

两个小组都是使用的成纤维细胞作为原料,使用不同的技术诱导成为疼痛敏感神经元。外周感觉神经都表达特定的受体,这些受体能感受化学和物理刺激,并把这些信息传递到大脑。这些疼痛感受的受体也有不同类型,有的可以感受辣椒油,有的可以感受其他化学刺激。编码这些受体的基因突变可以导致某些患者出现慢性疼痛或疼觉不敏感。

为在实验室培养出这种细胞,Baldwin和CliffordWoolf分别带领各自小组鉴定出一些蛋白组合,当这些蛋白在成纤维细胞内表达时,几天后这些细胞会分别转化为神经细胞。Baldwin团队培养的神经元能感受疼痛、痒和温度。Woolf团队只关注了疼痛感受特征。两个团队培养的细胞在形态上符合感觉神经元特征,而且都对辣椒素敏感。

人类和小鼠可通过外周感觉神经感受疼痛、痒、温度、压力、牵拉和肢体位置等内外刺激。根据功能,这些神经元可以分成三类,疼痛敏感神经元、机械敏感神经元和位置敏感神经元,可根据这些神经元分别表达TrkA、TrkB 或 TrkC作为标记区分。研究发现,如果人类和小鼠成纤维细胞一过性表达Brn3a或同时表达Ngn1/Ngn2,这些细胞就可以获得这三种感觉神经元特征。这些被诱导的感觉神经元能够放电、形态特征和基因表达类型符合感觉神经元特征。另外这些神经元的钙离子变化特点分别符合痒敏感和疼痛敏感神经元特征。这一研究提供了快速方便制作感觉神经元的方法。该研究来自加州cripps研究所。

另外一项研究发表在24日《自然神经科学》的研究来自哈佛大学儿童医院。该研究确定了3种能够使人类和小鼠成纤维细胞重新编程为疼痛敏感神经元的转录因子,这些经过诱导的细胞能特异表达疼痛敏感功能受体和离子通道,这些细胞表现出对炎症介质前列腺素E2和化学药物奥沙利铂的TrpV1敏感化,说明这些细胞能表现出炎症和化学药物导致的疼痛敏感特征。使用来自遗传性三型感官和自主神经病变患者的成纤维细胞,研究人员证明这种技术能识别出过去不知道的一些人类疾病类型。

原文检索:

Ewen Callaway. Pain and itch neurons grown in a dish. Nature, 25 November 2014; doi:10.1038/nature.2014.16401

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