[發明專利]用于產生人少突膠質細胞和研究體外髓鞘形成的個性化3D神經培養系統

有效

• 申請號: 201880035193.0
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN110709092B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 麗貝卡·馬頓;塞爾久·P·帕斯卡
• 申請（專利權）人: 小利蘭·斯坦福大學托管委員會
• 主分類號: A61K35/30
• 分類號: A61K35/30;A61K35/545;A61P25/00;C12N5/00
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 郭放;許偉群

使人多能干細胞在體外分化為包含少突膠質細胞的少突球狀體，以用于分析、篩選程序等。

聯邦政府資助的研發

本發明是根據由美國國立衛生研究院授予的授權號MH107800在美國政府支持下完成的。政府享有本發明的某些權利。

背景技術

理解人中樞神經系統的復雜發育以及闡明患者的神經和精神障礙的機制的進展極大地受限于對功能性人腦組織的限制接觸。盡管對嚙齒動物和其他哺乳動物的研究為神經發育的基本原理提供了重要的見解，但是我們對負責靈長類動物前腦大規模擴張的細胞和分子過程知之甚少，對其許多人類特定的特征也知之甚少。近年來，隨著細胞重編程的引入，本領域實現了范式轉變，所述細胞重編程是在此期間終末分化的體細胞可以轉化為多能干細胞(稱為人誘導多能干細胞(hiPSC))的過程。這些hiPSC可以從任何個體產生，并且重要的是，可以定向用于在體外分化為所有胚層衍生物，包括神經細胞。

盡管產生hiPSC的方法和效率跨實驗室已經得到了顯著改善和標準化，但是用于衍生特定神經和神經膠質細胞類型的方法仍具有挑戰性。在過去的十年里，單層多能干細胞的神經特化和分化方案的改善導致了多種細胞類型的產生。然而，二維(2D)方法不太可能重演正在發育的三維(3D)神經系統的細胞結構或體內神經網絡和回路的復雜性和功能性。此外，這些方法費力且昂貴，效率有限并且產生相對不成熟的神經元。

少突膠質細胞是中樞神經系統中的在腦功能中起關鍵作用的神經膠質細胞。少突膠質細胞擴展了用絕緣層包裹神經元軸突的過程，從而允許神經元之間的信號傳輸更加迅速。少突膠質細胞還通過向神經元提供營養因子和通過緩沖細胞外環境來發揮支持作用。髓鞘形成的喪失可能導致神經元死亡和神經功能受損。因此，許多人類疾病與髓鞘形成的喪失或減少有關，如多發性硬化癥或消失的腦白質病。

對健康和疾病時髓鞘形成的研究受限于適當模型的可得性。嚙齒動物通常用作研究人類生物學各個方面的替代物；然而，人腦的髓鞘形成比嚙齒動物的腦廣泛得多。另外，來自人類患者的健康腦樣品的有限可得性排除了廣泛研究人腦中髓鞘形成的可能性。近年來，已經嘗試從人胚胎和誘導多能干細胞(hESC、hiPSC)產生少突膠質祖細胞(OPC)和少突膠質細胞，用于研究體外髓鞘形成。

hESC和hiPSC衍生的髓鞘形成模型不僅對于研究正常和疾病條件下少突膠質細胞發育和髓鞘形成的過程至關重要，而且還可以用于藥物篩選。這些模型既可以用于篩選校正與某些疾病狀態相關的特定異常的化合物，又可以在人體暴露之前測試新的治療性化合物和化學物質的毒性。特別地，在神經毒性領域，對于人類細胞仍然缺乏能夠評估神經元或神經膠質功能受損的測定。

因此，研發重演高度功能性人體組織(包括神經元的髓鞘形成)的體外篩選平臺具有極為重要的意義。

出版物。將靈長類動物分化的體細胞重編程為多能狀態的方法包括分化的體細胞核轉移、分化的體細胞與多能干細胞融合以及直接重編程以產生誘導多能干細胞(iPS細胞)(Takahashi?K等人(2007)Cell?131:861-872；Park?IH等人(2008)Nature?451:141-146；Yu?J等人(2007)Science?318:1917-1920；Kim?D等人(2009)Cell?Stem?Cell?4:472-476；Soldner?F等人(2009)Cell.136:964-977；Huangfu?D等人(2008)NatureBiotechnology?26:1269-1275；Li?W等人(2009)Cell?Stem?Cell?4:16-19)。

發明內容