這一低成本的兩步法用于生長無數(shù)個相同的腦細胞，可為任何研究者提供便利。

HTS技術(shù)

想要治療癌癥等疾病，其中最快最有效的方法之一是稱為高通量篩選（HTS）的技術(shù)，這一技術(shù)是指以分子水平和細胞水平的實驗方法為基礎(chǔ)，以微板形式作為實驗工具載體，以自動化操作系統(tǒng)執(zhí)行試驗過程，以靈敏快速的檢測儀器采集實驗結(jié)果數(shù)據(jù)，以計算機分析處理實驗數(shù)據(jù)，在同一時間檢測數(shù)以千萬的樣品，并以得到的相應(yīng)數(shù)據(jù)庫支持運轉(zhuǎn)的技術(shù)體系，它具有微量、快速、靈敏和準(zhǔn)確等特點。

使用該技術(shù)進行樣品測試會耗費好幾天或幾周的時間，但是如果研究人員自己用吸管來進行大規(guī)模篩選的話，相同的工作量下，實驗室工作人員可能需要數(shù)年才能完成。

因此，阿爾茨海默病的研究人員想要使用相同的高通量篩選技術(shù)來測試腦細胞上的數(shù)千種潛在的拯救生命的化合物。然而，為了讓篩選過程得以維持，他們首先需要找到大量相似的健康腦細胞以供應(yīng)維持這一篩選過程的進行。

但與實驗室中容易克隆和生長的人類癌細胞不同，人的腦細胞不能在培養(yǎng)盤中生存，所以為了實現(xiàn)這一過程，通常研究人員會嘗試著從誘導(dǎo)的多能干細胞中培養(yǎng)需要的相同腦細胞，其中這些干細胞是被重新編輯成未分化的空白板狀的皮膚干細胞或血細胞干細胞。

干細胞培養(yǎng)腦細胞

雖然說起來容易，但是要利用干細胞來培育出腦細胞并非易事。研究人員需要模擬導(dǎo)致特定類型腦細胞的天然生物分化過程，而這就需要一種稱為生長因子的精確定時劑量的化學(xué)物質(zhì)，該化學(xué)物質(zhì)可以激活生長細胞中的不同基因，也可以讓相關(guān)基因失活。

不過即便生長出來的腦細胞，其中大多數(shù)也是高度異質(zhì)的，即腦細胞中的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)是不同亞型的，這樣在干細胞分化成腦細胞的過程中就還需要再進行分類。值得注意的是，對于想要得到數(shù)百萬個相同腦細胞的研究人員來說，這一過程的耗費是昂貴的，且十分耗時。

化繁為簡：兩步法

對于這一問題，Gladstone研究所的阿爾茨海默病研究小組開發(fā)了一個簡單的兩步法以實現(xiàn)從單個干細胞種植數(shù)千個相同的神經(jīng)元。

據(jù)神經(jīng)學(xué)高級研究員Gan所述，研究人員使用稱為TALEN的CRISPR樣基因組編輯器編寫干細胞，以此來過表達將細胞分化為神經(jīng)元的某些基因，但是需要讓干細胞暴露在稱為多西環(huán)素的常見抗生素下，該基因才會被激活。

對此，Gan進一步解釋道：“基因編輯程序本身并不新鮮，但之前是用于有病毒的干細胞中，因而導(dǎo)致了不可預(yù)知的結(jié)果，其中一些干細胞會比其他干細胞吸收更多的病毒，最終導(dǎo)致神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)的混合，而不是神經(jīng)元的純樣本。”

在實驗中，Gan和她的團隊利用TALEN精確地編輯一個干細胞，并根據(jù)需要多次克隆，創(chuàng)造出“數(shù)千萬”相同的預(yù)編程干細胞；隨后三天將其暴露在多西環(huán)素中，使干細胞轉(zhuǎn)化為前體神經(jīng)元，且該神經(jīng)元是研究人員需要的特定神經(jīng)元亞型。最重要的是，這些前體神經(jīng)元是一樣的。

接著，當(dāng)從多西環(huán)素溶液中取出細胞時，基因立即關(guān)閉，這樣就沒有細胞繼續(xù)分化成另一個神經(jīng)元亞型或神經(jīng)膠質(zhì)細胞了。以上操作結(jié)束后，研究人員便開始了兩步法的第二步：將細胞培養(yǎng)直至它們發(fā)育成活躍的神經(jīng)元。

總結(jié)

關(guān)于研究團隊需要培養(yǎng)的特定神經(jīng)元，Gan表示，選擇這種特定神經(jīng)元亞型的原因是它含有tau，天然存在的腦蛋白可以形成纏結(jié)并阻止阿爾茨海默氏癥和其他神經(jīng)變性疾病中的腦細胞的纏結(jié)。

為了測試可能的最廣泛的處理樣本，此次實驗，Gladstone團隊對包含在藥物活性化合物庫中的1280種不同的生物活性分子進行篩選。

關(guān)于這一方法，Gan表示，除了可以將其應(yīng)用到研究阿爾茨海默病中，這一低成本的兩步法用于生長無數(shù)個相同的腦細胞，可為任何研究者提供便利。

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