新方法允许现实,神经肌肉接头的三维模型

神经肌肉的接合处神经和肌肉纤维会议是必不可少的突触对肌肉收缩和运动。不当的函数这些连接可能导致进行性神经肌肉疾病的发展,其中一些没有有效治疗(如卢伽雷氏症)。现在,NIBIB-funded研究人员已经找到一种方法来模拟人类神经肌肉接点通过增加这些突触在实验室,可以加速神经肌肉疾病的新疗法。

“传统上,的研究神经肌肉接头依靠小动物模型,但人类突触有重大分歧,最终限制动物研究的工具,”大卫·兰普拉说博士,部门主任发现NIBIB科技。“这里,研究人员已经开发出一种方法来评估神经肌肉接点用人类3 d组织模型,使人类疾病的更准确的表示。”

神经肌肉接点本质上是由两个不同类型的细胞:骨骼肌细胞和神经细胞的一种运动神经元。运动神经元是覆盖着离子通道在应对开放从脑电信号。一旦这些离子通道是开放的,一系列的级联反应允许信号到达骨骼肌细胞,最终导致肌肉收缩。因此,为了生成3 d模型人类的神经肌肉接点,研究者必须获得和发展这两种类型的细胞。他们完成这从捐赠者通过使用肌肉活检,从肌肉细胞被孤立和神经元细胞基因中,或用人体干细胞转基因使两种细胞类型。

一旦他们获得了必要的细胞和生长模型,研究人员需要找到一种方法来衡量神经肌肉接点是如何运作的。为此,他们的运动神经元离子通道表达转基因开放暴露在蓝光。这种方法称为光遗传学,允许研究人员精确刺激运动神经元与光,然后分析产生的肌肉收缩。通过这种方法,研究人员可以直接控制神经肌肉接头和量化其功能的变化。

完全控制和监视这些光敏模型,研究人员增长的运动神经元和肌肉细胞隔开但相邻两个房间里,允许轴突(携带神经冲动的薄丝)的“萌芽”神经元向肌肉细胞和旅行。然后研究人员设计了一个自定义光电平台都刺激和拍下他们的模型。然后他们可以很好地分析肌肉组织收缩在回应刺激(蓝光)。

“超越研究健康的神经肌肉接头,我们的方法也可以适用于特定的模型,诊断疾病,或最终评估新的治疗方法不易治愈的神经肌肉疾病,”解释高级研究作者Gordana Vunjak-Novakovic博士,大学教授和米卡提基金会在纽约哥伦比亚大学的生物医学工程教授。

事实上,在他们的研究中,研究人员暴露他们的模型与重症肌无力病人的血清,一种自身免疫性疾病,攻击神经肌肉接头和原因肌肉的弱点。研究人员发现,暴露在这种血清极大地损害人类的功能模型,证明他们的系统可以用来模拟人类疾病。

“我们的平台展示,我们可以量化的功能健康和人类神经肌肉病变模型结在一个公正的,可再生的方式,“Vunjak-Novakovic指出。

“新方法治疗神经退行性疾病,迫切需要数十年的研究已经导致了有限的治疗进展,”第一个研究作者Olaia f·维拉说,博士,现在科学家安进公司在旧金山。“我们希望我们的模型在不久的将来人类可以使用神经肌肉接点帮助药物发现和新的治疗一些疾病。”

本研究报告生物材料。