腦細胞不夠用？Gladstone研究所推兩步法研制出腦細胞

這一低成本的兩步法用于生長無數個相同的腦細胞，可為任何研究者提供便利。

HTS技術

想要治療癌癥等疾病，其中最快最有效的方法之一是稱為高通量篩選（HTS）的技術，這一技術是指以分子水平和細胞水平的實驗方法為基礎，以微板形式作為實驗工具載體，以自動化操作系統執行試驗過程，以靈敏快速的檢測儀器采集實驗結果數據，以計算機分析處理實驗數據，在同一時間檢測數以千萬的樣品，并以得到的相應數據庫支持運轉的技術體系，它具有微量、快速、靈敏和準確等特點。

使用該技術進行樣品測試會耗費好幾天或幾周的時間，但是如果研究人員自己用吸管來進行大規模篩選的話，相同的工作量下，實驗室工作人員可能需要數年才能完成。

因此，阿爾茨海默病的研究人員想要使用相同的高通量篩選技術來測試腦細胞上的數千種潛在的拯救生命的化合物。然而，為了讓篩選過程得以維持，他們首先需要找到大量相似的健康腦細胞以供應維持這一篩選過程的進行。

但與實驗室中容易克隆和生長的人類癌細胞不同，人的腦細胞不能在培養盤中生存，所以為了實現這一過程，通常研究人員會嘗試著從誘導的多能干細胞中培養需要的相同腦細胞，其中這些干細胞是被重新編輯成未分化的空白板狀的皮膚干細胞或血細胞干細胞。

干細胞培養腦細胞

雖然說起來容易，但是要利用干細胞來培育出腦細胞并非易事。研究人員需要模擬導致特定類型腦細胞的天然生物分化過程，而這就需要一種稱為生長因子的精確定時劑量的化學物質，該化學物質可以激活生長細胞中的不同基因，也可以讓相關基因失活。

不過即便生長出來的腦細胞，其中大多數也是高度異質的，即腦細胞中的神經元和神經膠質是不同亞型的，這樣在干細胞分化成腦細胞的過程中就還需要再進行分類。值得注意的是，對于想要得到數百萬個相同腦細胞的研究人員來說，這一過程的耗費是昂貴的，且十分耗時。

化繁為簡：兩步法

對于這一問題，Gladstone研究所的阿爾茨海默病研究小組開發了一個簡單的兩步法以實現從單個干細胞種植數千個相同的神經元。

據神經學高級研究員Gan所述，研究人員使用稱為TALEN的CRISPR樣基因組編輯器編寫干細胞，以此來過表達將細胞分化為神經元的某些基因，但是需要讓干細胞暴露在稱為多西環素的常見抗生素下，該基因才會被激活。

對此，Gan進一步解釋道：“基因編輯程序本身并不新鮮，但之前是用于有病毒的干細胞中，因而導致了不可預知的結果，其中一些干細胞會比其他干細胞吸收更多的病毒，最終導致神經元和神經膠質的混合，而不是神經元的純樣本。”

在實驗中，Gan和她的團隊利用TALEN精確地編輯一個干細胞，并根據需要多次克隆，創造出“數千萬”相同的預編程干細胞；隨后三天將其暴露在多西環素中，使干細胞轉化為前體神經元，且該神經元是研究人員需要的特定神經元亞型。最重要的是，這些前體神經元是一樣的。

接著，當從多西環素溶液中取出細胞時，基因立即關閉，這樣就沒有細胞繼續分化成另一個神經元亞型或神經膠質細胞了。以上操作結束后，研究人員便開始了兩步法的第二步：將細胞培養直至它們發育成活躍的神經元。

總結

關于研究團隊需要培養的特定神經元，Gan表示，選擇這種特定神經元亞型的原因是它含有tau，天然存在的腦蛋白可以形成纏結并阻止阿爾茨海默氏癥和其他神經變性疾病中的腦細胞的纏結。

為了測試可能的最廣泛的處理樣本，此次實驗，Gladstone團隊對包含在藥物活性化合物庫中的1280種不同的生物活性分子進行篩選。

關于這一方法，Gan表示，除了可以將其應用到研究阿爾茨海默病中，這一低成本的兩步法用于生長無數個相同的腦細胞，可為任何研究者提供便利。

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