[发明专利]由人多能干细胞衍生神经干细胞和多巴胺能神经元

说明书

本发明部分基于化学上定义的由人多能干细胞(hPSC)生成神经干细胞(NSC)和多巴胺能(DA)神经元的方法。本发明的所述DA神经元可衍生自hPSC和NSC。本发明还提供了用于由人多能干细胞衍生神经干细胞和多巴胺能神经元的试剂和试剂盒。

发明领域

本发明总体涉及干细胞并且更具体地涉及由人多能干细胞衍生神经干细胞和多巴胺能神经元的方法。

背景信息

人胚胎干(ES)细胞是可以分化成多个细胞类型的多能细胞。干细胞与其它细胞类型的区别在于两个重要特征。第一，它们是有时在长期失活后，能够通过细胞分裂自我更新的非特化细胞。第二，在某些生理或实验条件下，它们可经诱导变成具有特定功能的组织或器官特异性细胞。在一些器官，例如肠和骨髓中，干细胞定期分裂以修复和更换磨损或损伤组织。然而，在其它器官，例如胰腺和心脏中，干细胞只在特定条件下分裂。

胚胎发育期间，干细胞由3大主要细胞群形成机体组织：外胚层、中胚层和定形内胚层。中胚层产生血细胞、内皮细胞、心肌和骨骼肌及脂肪细胞。定形内胚层生成肝脏、胰腺和肺部。外胚层产生神经系统、皮肤和肾上腺组织。

干细胞的潜在应用是产生用于医药疗法的细胞和组织。如今，常常将捐赠的器官和组织用于置换患病或受损的器官和组织。不幸的是，需要移植物的人数远远超出可用于移植的器官数量。干细胞提供了替代细胞和组织可再生源的可能性，以治疗大量疾病、病状和残疾，包括帕金森氏症(Parkinson's disease)、肌萎缩侧索硬化、脊髓损伤、烧伤、心脏病、糖尿病和关节炎。

帕金森氏症(PD)是由黑质致密部中的中脑多巴胺(DA)神经元进行性变性引起的神经障碍。DA神经元变性引起运动系统逐步机能失凋，导致例如震颤、强直和运动徐缓等症状。对于PD而言，目前尚无治愈并且虽然治疗例如深部脑刺激和左旋多巴可以减轻一些症状，但是它们往往随时间推移而失效。然而，黑质(SN)中DA神经元损失的局部特性使得细胞替代疗法成为有吸引力的治疗帕金森氏症(PD)患者的方法。已经证实植入神经元细胞，例如神经干细胞(NSC)和DA神经元改善了PD动物模型中的运动症状。为了使对PD的基于干细胞的疗法变成现实，关键是能够生成将根据在患者脑部或在培养物中是否发生终末分化，依次在原位或在体外生成功能性DA神经元的同源NSC群体。

发明概述

本发明部分基于化学上定义的由人多能干细胞(hPSC)生成神经干细胞(NSC)和多巴胺能(DA)神经元的方法。本发明的所述DA神经元可衍生自hPSC和NSC。本发明还提供了用于由人多能干细胞衍生神经干细胞和多巴胺能神经元的试剂和试剂盒。

本发明提供通过用至少一种神经干细胞诱导化合物处理人多能干细胞(hPSC)并且测定细胞的神经干细胞标志物衍生神经干细胞(NSC)。本发明还提供经由稳定的NSC期以稳健且可重现的方式由hPSC衍生高纯度DA神经元群，其中可使用新研发的化学定向分化法扩增和冷藏细胞。

在一个实施方案中，本发明提供了一种生成神经干细胞(NSC)的方法。所述方法包括用检测点激酶1(CK1)抑制剂和骨形态发生蛋白(BMP)抑制剂处理人多能干细胞(hPSC)并且分析所述细胞的神经干细胞标志物。一方面，CK1抑制剂为SB218078。另一方面，BMP抑制剂可能为Dorsomorphin、LD-193189或DMH-1。在特定方面，CK1抑制剂为SB218078而BMP抑制剂为Dorsomorphin；CK1抑制剂为SB218078而BMP抑制剂为LD-193189；和CK1抑制剂为SB218078而BMP抑制剂为DMH-1。

一方面，hPSC为人胚胎干细胞(hESC)、人孤雌生殖干细胞(hpSC)或诱导型多能干细胞(iPSC)或由其衍生的细胞系。