构建具有突触传递潜能的iPSC源性抑制性神经网络组织

Abstract

目的利用人诱导多能干细胞（hiPSCs）定向分化为γ-氨基丁酸能（GABA）神经前体细胞后种植到脱细胞视神经（DON）材料内，以构建出具有突触形成潜能的hiPSC源性抑制性神经网络组织。为研究与治疗修复中枢神经系统损伤提供一种新的组织工程产品。方法采用分步定向诱导和组织工程构建技术相结合的方法。将hiPSCs体外定向诱导为GABA能神经前体细胞（hNPCs）后，种植于DON材料上三维培养，在特定神经元诱导环境下，将其进一步分化为GABA能神经元。应用透射电镜和全细胞膜片钳技术分别检测hiPSCs分化的神经元之间能否形成类突触结构，以及这些神经元是否具有自发性抑制性突触后电流。从结构与功能角度证实这些hiPSCs分化的神经元可形成具有突触传递潜能的抑制性神经网络组织。结果在体外将hiPSCs成功诱导出GABA能表型的抑制性神经元，且其培养28 d仍保持良好活力。透射电镜下，观察到三维材料上hiPSC源性神经细胞突起之间形成许多的细胞连接，其中一些为类突触样结构，表现为：一侧细胞突起的细胞膜稍增厚并且其内侧面胞质含有少量囊泡，形成类突触前成分的结构；其对侧为另一个细胞突起的细胞膜局部增厚，形成类突触后膜的结构。全细胞膜片钳检测可记录到已分化的hiPSC源性神经细胞具有产生动作电位和自发性抑制性突触后电流的能力。结论本研究结果表明，在体外诱导hiPSCs定向分化为GABA能神经前体细胞后种植到DON材料内三维培养，可成功构建成具有突触传递潜能的hiPSC源性抑制性神经网络组织，这将为后期研究与治疗中枢神经系统损伤提供一种新型干细胞组织工程来源的神经组织。

Keywords

• 人诱导多能干细胞;γ-氨基丁酸能神经元;神经网络组织