
分别建立腹侧与背侧球体,再观察区域间迁移
斯坦福大学(Stanford University)等团队在 2017 年的研究中,将人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)分别形成腹侧前脑球体(human subpallial spheroids,hSS)和背侧皮层球体(human cortical spheroids,hCS),再把两者组装。腹侧模型富含 GABA 相关神经元,皮层模型含谷氨酸能神经元,为研究区域间相互作用提供了人源环境。
组装后,荧光标记的 Dlxi1/2b 阳性神经元逐渐从 hSS 进入 hCS。它们伸出前导突起后移动胞体,呈跳跃与暂停交替的迁移模式;hSS 与 hSS 组装或相反方向的移动较少。
迁入皮层区域的细胞出现更复杂的分支和突触输入变化。电生理结果支持抑制性与兴奋性神经元形成相互连接的功能系统,模型因此可以评价迁移和后续整合。
Timothy 综合征细胞移动更频繁,却更低效
Timothy 综合征(Timothy syndrome,TS)与 CACNA1C 编码的 CaV1.2 通道功能增强有关。团队纳入 3 位携带 p.G406R 变异的 TS 患者和 4 位对照来源 iPSCs;相关钙成像显示,TS 神经元去极化后的残余钙信号较高。
在组装模型中,TS 中间神经元的跳跃次数增加,但每次距离和移动阶段速度降低,整体迁移效率较低。次数、距离和速度分别描述不同过程,需共同判断迁移效率。
将 TS 腹侧球体与对照皮层球体组合,迁移缺陷仍然存在,支持缺陷与迁移细胞本身有关。不同区域来源的组合帮助区分细胞自身状态与目标环境作用。
尼莫地平改善 TS 表型,对照细胞方向相反
团队先记录 12 小时基线,再加入 5 μM 尼莫地平,继续追踪 12 小时。药物阻断 L 型钙通道后,TS 细胞的跳跃距离与移动速度得到改善;对照细胞的这两个指标则降低。
尼莫地平跳跃距离比较采用配对检验,对照为 13 个细胞、来自 3 个细胞系和 3 位供者,TS 为 12 个细胞、来自 2 个细胞系和 2 位供者。图注分别报告细胞数与供者数,并指明具体药理子集的来源。
15 μM roscovitine 也改善 TS 细胞的跳跃距离。其移动速度比较的原图注 p 值为 0.05,支持对不同迁移指标分别判断,不把全部结果概括为同等程度的恢复。
同细胞追踪与盲法分析支持迁移比较
实验追踪同一细胞在处理前后的迁移,分别测量跳跃次数、距离和移动阶段的速度,并对患者与对照的比较进行盲法分析。处理前后的同细胞记录用于配对比较药物作用。