[发明专利]基于人iPS细胞获取脊髓运动神经元及其功能性细胞的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医学领域，涉及脊髓运动神经元的获取方法，尤其在于包括一种安全可靠重编程获得人iPS细胞的方法，一种将人iPS细胞简便快速高效诱导分化成为脊髓运动神经元的方法，还包括一种经济有效的功能性脊髓运动神经元的获取方法。

背景技术

脊髓运动神经元(motorneuron,MN)在中枢神经系统支配骨骼肌的收缩运动中发挥桥梁纽带作用，控制着呼吸、吞咽等重要生命功能活动。也因为如此,脊髓运动神经元成为了不可治的运动神经元病(motorneurondisease,MND)，如肌萎缩侧索硬化症(amyotrophiclateralsclerosis，ALS)、脊髓性肌萎缩症(spinalmuscularatrophy，SMA)等的首要侵犯目标。目前缺乏安全、可靠的细胞模型是限制该类疾病机制研究及探索治疗应用的主要瓶颈。因此，如何简便高效获得无外源性血清等成分不明确物质干扰的脊髓运动神经元是今后探索疾病临床治疗的关键所在。目前已有研究可通过人的皮肤成纤维细胞、胚胎干细胞和人诱导性多能干细胞(human Induced Pluripotent Stem Cells，简称人iPS细胞)分化获得脊髓运动神经元，可参见：1.Wang ZB,Zhang X,Li XJ.Recapitulation of spinal motor neuron-specific disease phenotypes in a human cell model of spinal muscular atrophy[J].Cell Res,2013,23(3):378-393；2.Son EY,chida JK,Wainger BJ,et al.Conversion of mouse and human fibroblasts into functional spinal motor neurons[J].Cell Stem Cell,2011,9(3):205-218；3.Ebert AD,Yu J,Rose FF Jr,et al.Induced pluripotent stem cells from a spinal muscular atrophy patient[J].Nature,2009,457(7227):277-280。

与人胚胎干细胞相比，人iPS细胞具有来源丰富、获取方便、不涉及应用伦理问题等优势，这就为建立患者直接来源的特异细胞模型提供了一种新途径。尤其是对于罕见病而言，相当于建立了患者所有细胞类型的永生化细胞库。目前体外培养人iPS细胞多依赖于滋养层体系，其存在外源血清干扰等问题；而在脊髓运动神经元分化研究方面，虽然已有相对成熟的诱导方法，但普遍存在步骤繁杂(四步法)、耗时长(长达7周)、分化效率低(只有25％)等缺陷。此外，维持培养诱导获得的功能性神经元，常需要依赖使用昂贵的神经营养因子，也大大增加了实验成本。因此，为了解决现有不足，十分有必要探索建立一种全程不依赖滋养层体系、无外源血清等成分不明确物质干扰的人iPS细胞重编程方法；尤其是探索建立一种在体外简便快速高效诱导人iPS细胞分化成为脊髓运动神经元的分化方法，及建立一种经济有效的功能性脊髓运动神经元的获取方法。