Adv Heal Mat:通过工程化神经细胞 研究健康状态和疾病状态下神经细胞长度和功能的密切关系

来源：原创网站2022-02-14 15:43

伦敦大学国王学院等机构的科学家发现，神经细胞的长度与其功能密切相关，研究人员开发的精确模型可能有助于研究这些细胞的结构和功能过程，从而为了解人类神经系统疾病的发生提供重要线索。

2月14日，2022 /100医学网bion/-基于干细胞的神经科学实验平台，可以有效模拟人类发育和疾病的关键机制和方面。然而，传统的培养系统往往忽略了细胞在体内面临的工程限制。近日，国际杂志《Advanced Healthcare Materials》发表了一篇题为《轴突长度决定生物工程上人类ipsc衍生运动神经元的独特稳态表型》的文章，在ed Platform的研究报告中，来自伦敦大学国王学院等机构的科学家发现，神经细胞的长度与其功能密切相关，研究人员开发的精确模型可能有助于研究这些细胞的结构和功能过程，从而为了解人类神经系统疾病的发生提供重要线索。

用工程神经细胞研究了健康和疾病状态下神经细胞长度和功能的密切关系。

图片：弗朗西斯克里克研究所

脊髓中的运动神经元是许多神经系统疾病的目标，例如肌萎缩侧索硬化(ALS)。轴突是从细胞延伸出来的细长纤维，长度可达1米。以往的研究表明，疾病的早期症状首先出现在轴突末端，而长轴突比短轴突更早出现功能障碍的迹象。因此，对长轴突的研究可能有助于更好地了解一些神经系统疾病。然而，到目前为止，实验室里的所有研究都已经进行了。

在这份研究报告中，研究人员开发了一个社会工作工程平台，可以在不改变其他有意义特征的情况下，生长出轴突长度确定的人类运动神经元，长度范围从数百微米到1厘米以上。研究人员安德里亚塞里奥(Andrea Serio)说，与使用几毫米甚至数百微米长的细胞相比，能够以可控的方式将人类运动神经元生长到1厘米或更长的长度可以提供更好的模型。从根本上说，我们想解决的问题是，它们有多长有关系吗？答案是肯定的，这项研究首次表明神经元的长度与其功能密切相关。后期研究人员会继续开发这个平台，希望这些细胞能长到更长的长度，甚至能代表它们在体内的实际大小。

这种新的平台主要可以在微型基底上生长神经元，这样研究人员就可以决定这些细胞可以生长到什么长度。研究人员比较了2毫米到1厘米之间不同长度的运动神经元。在长度超过5毫米的细胞中，这些细胞在如何保持细胞活性、稳定性和代谢方面发生了显著变化。例如，长度超过这个长度的神经元有更多的线粒体，这些线粒体更有可能停留在同一个位置，而不是四处移动。此外，在较长神经元的某些部分，这些细胞器更圆而不是细长。

图片：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202101817

研究员凯瑟琳哈格曼说，我们的研究开始回答神经元的形状是否重要以及细胞的功能是否能适应它的形状。到目前为止，研究结果支持这一假设，但有一个大约5毫米的阈值长度，超过这个长度，细胞中的一些关键生物过程将发生变化或适应。研究人员Andrea补充说，最有趣的发现是“阈值长度”的想法，即神经元在达到这个阈值长度之前，需要在新陈代谢和特定机制上基本改变方向；如果你把细胞比作一个城市，你会期望一个设计良好的城市与一个大城市有不同的基础设施，比如东西是如何运输的，需要多少能源。一旦达到一定规模，基础设施和服务将发生变化，以适应新的挑战。

随着这项研究项目的不断推进，研究人员现在正在利用他们开发的平台，从ALS患者捐献的细胞中培养神经元，旨在创建更精确的疾病模型，建立更好的平台来检测新的疗法。研究人员仍在继续研究，以确定这些机制是否能在不同物种中保持不变。综上所述，本文的研究成果对各种神经退行性疾病体外模型的开发具有重要意义，同时也强化了体外细胞形态和生物物理局限性的保真和精确建模的重要性。(100yiyao.com 100医疗网)

原始来源：

凯瑟琳哈格曼，卡门莫雷诺冈萨雷斯，卢多维卡盖塔，等，《先进医疗材料》(2022年)。doi : 10.1002/adhm . 20210181018

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