找到培養人類脊髓細胞的條件了！

找到培養人類脊髓細胞的條件了！
國立陽明大學生科系暨基因體科學所碩士生陳怡君/國立陽明大學生科系暨基因體科學所副教授陳俊銘編校

圖片來源：維基百科

星狀細胞(Astroctyes)為中樞神經系統中含量最多的膠質細胞。目前較為人知的功能以協助神經細胞的生長與訊息傳遞為主。近年來發現其在神經疾病、腦損傷或感染等過程午也扮演重要角色，然而星狀細胞在神經系統不同位置就有不同的特性，造成研究其功能、型態或發育過程十分困難，因此勢必需要建立體外培養的模式以利觀察與研究。

健康的個體中，能夠進行正常功能的星狀細胞為成熟不活化型，具有支持神經細胞、調節腦脊髓等功能 ; 但是當中樞神經系統受到傷害、感染或罹患疾病時，星狀細胞便會成為功能或形態上都不同的過度活化型，具有傷害神經細胞影響整個中樞神經系統的能力。因此，若欲了解星狀細胞在中樞神經系統中的角色，所建立的體外培養系統必須要能觀察並分析這兩種不同分化的星狀細胞。

體外培養人類星狀細胞的技術，目前仍尚未成熟。早期細胞來源主要取自胎兒或是成人的神經前驅細胞進行分化培養，然而來源少，且易混雜其他種類的細胞，造成研究上的困難。近年來，隨著胚胎幹細胞及誘導性多功能幹細胞( induced pluripotent stem cells; iPSC)的發展，許多學者嘗試將多功能幹細胞分化為成熟星狀細胞，這些方法不是分化時間過長就是星狀細胞無法成熟。因此本篇研究的目的即在於建立並探討如何從人類多功能幹細胞分化成「成熟不活化型」或是「過度活化型」的脊髓星狀細胞 ，以供未來研究之用。

該研究團隊一開始在小鼠胚胎幹細胞的實驗中發現，如果參照前人的技術，所分化的星狀細胞皆為未成熟的狀態。過去有文獻指出纖維母細胞生長因子 (FGFs) 可促使星狀細胞的分化，因此作者在培養後期加入纖維母細胞生長因子，結果發現星狀細胞果然有明顯成熟化的趨勢。之後嘗試以人類多功能幹細胞進行分化，他們先抑制轉型生長因子（TGF-β)下游的SMAD轉錄因子，加速神經前驅細胞生成，以縮短分化時間。接著在培養後期加入纖維母細胞生長因子，也可以成功的分化出成熟而非過度活化型的星狀細胞。

這些成熟的星狀細胞與運動神經元細胞共同培養，可以促進運動神經軸突的生長。相反的，如果以腫瘤壞死因子（TNFα)或第ㄧ 介白素（IL-1β)培養人類多功能性幹細胞，則會分化出過度活化型的星狀細胞。因此，藉由加入單一不同的生長因子或細胞激素後，人類誘導性多功能幹細胞可以選擇性分化成為成熟型或是過度活化型的脊髓星狀細胞。此外，更可透過抑制SMAD的訊息，使分化的時間縮短，這些發現解決過去培養上的困難，突破星狀細胞研究的瓶頸！

雖然目前階段對星狀細胞的分化及其多樣性仍有許多的不清楚，但藉由此團隊目前的研究成果，提供了利用誘導性多功能幹細胞分化為運動神經元，以及分化為成熟的星狀細胞的培養方式，相信對退化性神經疾病研究以及治療上可以提供一個新的方向。

參考文獻：

Roybon, L., Lamas, N.J., Garcia-Diaz, A., Yang, E.J., Sattler, R., Jackson-Lewis, V., Kim, Y.A., Kachel, C.A., Rothstein, J.D., Przedborski, S., et al. (2013). Human stem cell-derived spinal cord astrocytes with defined mature or reactive phenotypes. Cell reports 4, 1035-1048.