ヒト多能性幹細胞から終脳のグルタミン酸作動性ニューロンの仕様

ヒト胚性幹細胞（hESC）や人工多能性幹細胞（性IPSC）の両方を含む、ヒト多能性幹細胞（PSCの^）、1-3ニューロンを含む体のあらゆる細胞の種類を生成する能力を持っている。人間のPSCからの様々な神経細胞サブタイプの監督の分化は、再生医療におけるこれらの細胞のアプリケーションのための鍵を握っている。開発中の機能的なニューロンのサブタイプの世代は、神経系統の誘導、rostro -尾軸に沿った地域の前駆体の仕様、および^4,5地域の前駆細胞から有糸分裂後ニューロンタイプの分化を伴う複雑なプロセスである。 2001年以降、いくつかのシステムは、ニューロンのサブタイプ^6,7の次の世代のためのプラットフォームを提供してきたヒトES細胞から神経系統を生成するために設立されました。発達の原理、そのような脊髄の運動ニューロン^8-12、中脳DOPのようないくつかのニューロンタイプに基づいアミン作用性のニューロン^{13から15、}および神経網膜細胞^16,17を効率的^に人間のPSCから指定されています。これは、 生体内で開発中にこれらのニューロンタイプの仕様のために重要である重要なモルフォゲンを適用することによって行われていた。他のプロトコルはまた、分化^21を促進するためにこのような小さな分子として、または他の種類の細胞と共培養することにより、追加の要因^18から20のいずれかを使用して、神経細胞にヒトES細胞の分化を促進するために開発されている。

人間の大脳新皮質は、高度に発達し、学習、記憶、認知機能^22,23において重要な役割を果たしているグルタミン酸作動性ニューロンを含む多くの種類の細胞が含まれています。培養中のグルタミン酸作動性ニューロンを生成するための最初のステップは終脳前駆細胞を指定することです。芳樹さんのグループは、第一の無血清サスペンシオを使ってマウスのESC（​​mESCs）から終脳前駆体の分化を指示報告n個のDKK1の存在下で培養（Wntシグナル伝達を阻害する）、ならびにLeftyA（Nodalシグナル伝達を阻害する^）24。その後、自験例を含め、いくつかのグループはまた、無血清培地中で^{25から27まで}の人間のPSCから終脳前駆体の仕様を報告している。人間のPSCから終脳前駆体の生成は、外因性のモルフォゲンの使用を必要としないと、これらの前駆体を生成するのに効率がmESCs ^26,27からのそれよりはるかに高いです。ここでは、よくZhangさんのグループ⁷によって確立された神経誘導のために化学的に定義されたシステムが記載されている。外因caudalizing因子の添加なしで、このプロトコルは、効率的に人間のPSC ^27日から終脳前駆体を生成します。これらの前駆細胞は、その後、Wntとソニックヘッジホッグ（Shh）のシグナル伝達を調節することにより、背や腹前駆細胞に分化させることができる。背前駆細胞はさらに、グルタミン酸作動性ニューロンに分化することができる電子fficiently ^27。また、このプロトコルはまた、作用機序、ならびに疾患の大規模な配列のための潜在的な治療法を模索するために利用することができる患者固有ニューロンの生成を可能にする人間性IPSC ^28日からのグルタミン酸作動性ニューロンの生成に適しています。また、我々のシステムはまた、終脳の多様なニューロンタイプの開発と仕様を探るためのプラットフォームを提供します。