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运动神经元“再生密码” 昂朴hiPSC来源的运动神经元分化技术及应用介绍

发布时间:2025-07-23 浏览:14 次 |

运动神经元(Mntor Nerons,MNs)作为中枢神经系统中的终末分化细胞,具有不可再生的特性,这极大限制了运动神经元疾病(MNDs)的治疗。而MNs丢失或功能障碍是许多严重神经系统疾病的根本病理基础,例如肌萎缩侧索硬化症(ALS)和脊髓性肌萎缩症(SMA),最终导致肌肉无力、萎缩和瘫痪。因此,探索运动神经元的修复与再生,一直是神经科学研究的重要前沿方向。

诱导多能干细胞(Induced Pluripotent Stem Cells,iPSCs)是一种类似于胚胎干细胞(ESCs)的多潜能干细胞,可从患者皮肤或血液细胞重编程获得,这提供了从健康和患病个体中产生特定细胞类型的机会。昂朴采用四步分化方案,从hiPSC中成功分化出功能齐全的成熟运动神经元,在iPSC分化第12天时形成高纯度运动神经元祖细胞群,并在分化第28天时形成>80%富集功能性MNs群体。这为了解ALS等发病机制、确定新的治疗途径和研究潜在治疗化合物提供了宝贵工具。

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hiPSC-MNs诱导过程时间表

一、运动神经元分化鉴定

1、细胞明场图片

 

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运动神经元前体复苏后培养10天,呈现胞体圆润,神经突触顺滑的形态,细胞状态良好。

2、免疫荧光鉴定

(a)

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(b)

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hiPSC诱导分化为MNs。(a)细胞复苏培养10天后免疫荧光代表性图像,hiPSC-MNs中ISL1、神经元标志β-tubulin-Ⅲ(TUJ1)和胆碱能细胞标志VAChT等蛋白的表达情况,细胞核用Hoescht染色。Scale bar:200 μm。(b)健康和患病个体来源的多克隆iPSC-MNs中ISL1和VAChT阳性率统计图。数据以均值±SEM表示,n=6。其中Ctrl为健康个体来源iPSC-MNs,SOD1/TARDBP为患病个体来源iPSC-MNs。在健康对照组(Ctrl)及SOD1/TARDBP突变型ALS疾病模型来源的iPSC-MNs中,ISL1⁺及VAChT⁺细胞比例均超过80%,表明分化运动神经元具有成熟的分子特征,且组间分化无差异。

3、电生理检测

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hiPSC诱导分化为功能成熟的MNs。通过细胞膜片钳技术检测MNs电生理功能,结果显示在记录的5个细胞中,平均细胞电阻(Rin)为11.27±3.22GΩ。在这些细胞中,通过记录从-40mV+40mVvoltage steps,我们观察到内向Na+和外向K+电流说明分化的神经元Na/K通道的生理功能正常,具有发放动作电位的生理基础。记录到诱发动作电位发放正常,提示分化后的神经元具有良好的神经细胞活性。

二、hiPSC-MNs产品优势

1、“高”:分化高效、纯度高、产量高、成熟度高且轴突分支复杂。

2、“稳”:分化效率稳定、纯度稳定、可长时间稳定培养。

3、“精”:疾病建模精准性

患者来源iPSC-MNs保留遗传病变(如SOD1突变),能在体外重现ALS等关键病理,例如神经丝蛋白(NEFL/NEFH)异常积聚、谷氨酸受体(GRIN2A/GRIK1)信号失调和早期蛋白聚集体形成等。并且hiPSC-MNs克服了ESC临床应用中带来的免疫排斥及伦理问题而具有重要的临床应用价值。

4、“易”:易于获得、易于培养。

5、“广”:应用范围广

(a)可用于筛选MN病理表型:利用荧光成像进行运动神经元病理表型的指标鉴定,包括SOD1、TDP43蛋白的异常聚集,轴突长度变短和运输受损等;

(b)可用于MN药物筛选的试验平台:结合微电极阵列(MEA)和神经突追踪技术,快速评估药物毒性或保护效应等。

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