ALS 患者运动神经元的纵向功能与存活比较
在患者及健康供者的神经元培养物中，分别跟踪存活、动作电位、突触活动及钠/钾电流，比较不同阶段的功能表型。
用途与模型
- 研究用途
- 对用于 ALS 药物研发的人源运动神经元，比较存活、放电及突触功能随时间的变化，确定功能评价窗口；本研究检验模型表型及指标，没有比较治疗候选药物。
- 模型与细胞来源
- 6 位供者的 8 株诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）：1 位 TARDBP M337V 患者 2 个克隆、2 位 C9ORF72 患者各 1 个克隆、3 位健康供者共 4 个克隆。富集运动神经元的培养物还含其他神经元与星形胶质细胞。
- 方法版本
- 2015 年原始研究版本
- 实验形式
- 二维细胞培养，患者与对照平行分化；细胞存活检测与单细胞膜片钳分别记录，按时间段比较。
材料与平台
- 细胞身份与存活
- 运动神经元标志/神经元与胶质组成，结合细胞计数、乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase，LDH）和核形态检查。
- 功能测量
- 膜片钳分别检测放电、突触输入和电压激活电流，以健康供者和培养时间作参照。
测量指标与分析
- 细胞计数、LDH 活性与核固缩
- 动作电位模式和能放电的细胞比例
- 有突触输入的细胞比例及事件特征
- 峰值钠电流和钾电流
- 电流大小与放电类别的统计关系
各细胞系至少 4 次分化，并行比较患者与对照。早期兴奋性只分析能连续放电的子集；晚期放电、突触和电流记录采用各自有效细胞集合。多分类逻辑回归用于分析同一细胞的电流与放电类别的关系。
研究设计与结果
实验条件比较
- 研究设计
- 在最长 10 周培养中比较有限患者/健康供者细胞的存活与功能指标，并按阶段检查放电及离子电流。
- 测试范围
- 共 3 位患者和 3 位健康供者，8 株细胞，每株至少 4 次分化。第 2–6 周连续放电子集为对照 62 个、TARDBP 19 个、C9ORF72 19 个细胞。第 9–10 周按对照、TARDBP、C9ORF72 顺序，放电比例分母为 110、78、41 个细胞，突触输入分母另为 111、82、42 个细胞。
- 参照体系
- 健康供者与两种患者遗传类别，以及不同培养阶段；存活与电功能各用相应检测比较。
- 研究结果
- 患者细胞早期兴奋性较高，后期放电及突触输入比例下降，并伴随钠/钾电流减少；同期间多种存活检测未显示患者组明显下降。早期触发放电的最低刺激及突触事件间隔/幅度没有明显组间差异。
适用条件与研究局限
- TARDBP 只来自 1 位患者；克隆和重复分化不增加独立供者数量。
- 培养物富集运动神经元，部分电记录仍可能来自脊髓中间神经元。
- 未以同基因校正对照分离所有遗传背景影响；短期发育模型不覆盖患者衰老病程。
- 早期高兴奋与后期功能丢失的直接因果关系未确定；没有治疗候选药物比较。
来源与原文
- Human iPSC-derived motoneurons harbouring TARDBP or C9ORF72 ALS mutations are dysfunctional despite maintaining viability原始研究 · Nature Communications · 2015-01-12