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北卡罗来纳州立大学的研究人员表明，源自人干细胞的神经元样细胞可以作为研究与成瘾相关的神经系统变化的模型。这项工作阐明了多巴胺对神经元基因活性的影响，并为相关研究提供了蓝图。
该研究的对应作者，北卡罗来纳州州立大学的化学与生物分子工程助理教授艾伯特·昆（Albert Keung）说：“研究成瘾如何改变人类的细胞水平上的大脑是非常困难的。”“我们在这里所做的事情表明，我们可以使用来自人类干细胞的神经元样细胞深入了解这些细胞反应。”
问题是我们神经系统中的细胞如何应对与药物滥用和成瘾有关的药物的反应。我们的身体产生一种称为多巴胺的神经递质。它与诸如愉悦之类的感觉有关，与动机和回报有关。当大脑“奖励途径”中的神经元细胞暴露于多巴胺时，细胞会激活特定的基因套件，从而触发奖励感，使人们感觉良好。从酒精和尼古丁到阿片类药物和可卡因的许多药物会导致人体产生更高水平的多巴胺。
“In experiments using rodents, researchers have shown that when relevant neuronal cells are exposed to high levels of dopamine for an extended period of time, they become desensitized – meaning the cells’ gene activation is less pronounced in response to the dopamine,” Keung says. “This is called gene desensitization. However, until now, it hasn’t been possible to do an experimental study using human neuronal cells.”
该研究的第一作者和博士学位作者瑞安·坦（Ryan Tam）说：“我们在这里的工作是第一个证明人神经元细胞中基因脱敏的实验研究，特别是响应多巴胺。”北卡罗来纳州的学生。“我们不必推断它正在人类细胞中发生；我们可以证明它正在人类细胞中发生。”
在他们的研究中，TAM和Keung暴露了从人类干细胞衍生成不同水平的多巴胺的神经元样细胞。研究人员发现，当细胞长时间暴露于高水平的多巴胺时，相关的“奖励”基因的响应性明显降低。
坦说：“这是一个有趣的发现，但这也是概念研究的证明。”“我们已经证明，对多巴胺的基因脱敏发生在人类细胞中，但我们仍然不知道多巴胺与基因脱敏之间关系的性质。
“例如，较高的多巴胺水平是否在较短的时间尺度上导致脱敏？还是较低的多巴胺水平会在较长的时间尺度上引起脱敏？是否有阈值级别，还是有某种线性关系？其他神经递质或生物活性化学物质的存在如何影响这些反应？”
“这些都是好问题，未来的研究可以解决。”“我们已经证明，这些神经元样细胞衍生自人干细胞是进行该研究的良好模型。”
纸，“人多能干细胞衍生的培养基神经元样细胞表现出基因脱敏，”在期刊上公开访问已发布细胞。这项工作是在NIH Avenir奖学金和滥用药物表观遗传学奖的支持下完成的，根据赠款编号1DP1DA044359。Avenir奖计划代表美国国家药物滥用研究所对代表成瘾科学未来的研究人员的承诺。
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给编辑的注释：研究摘要如下。
“人多能干细胞衍生的培养基神经元样细胞表现出基因脱敏”
作者：Ryan W. Tam和Albert J. Keung，北卡罗来纳州立大学
出版：4月21日，细胞
doi：10.3390/Cell11091411
抽象的：响应重复刺激的基因脱敏是在体内稳态和疾病过程中很重要的复杂表型，包括成瘾，学习和记忆。这些复杂的表型被表征并连接到啮齿动物系统中重要的生理相关功能，但在人类模型中也很难捕获，即使对重要的神经递质的急性反应也被研究了。在这里，通过转录组分析，我们将人类干细胞介质棘神经样细胞（HMSN样细胞）与多巴胺的动态反应绘制。此外，我们表明这些人神经元可以反映并捕获对多巴胺与急性给药的细胞脱敏。这些人类细胞进一步能够捕获复杂的受体串扰，以应对不同多巴胺受体亚型的药理扰动。这项研究证明了使用人类干细胞衍生的神经元捕获和研究大脑复杂动态机制的潜在效用和剩余挑战。
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