神经肌肉接头
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0国际许可证 神经肌肉接头——神经和肌肉纤维相遇的地方——是肌肉收缩和运动的重要突触
这些连接的功能不当会导致进行性神经肌肉疾病的发展，其中一些疾病没有有效的治疗方法(如卢格赫里希氏病)
现在，NIBIB资助的研究人员已经找到了一种方法，通过在实验室中培养这些突触来模拟人类神经肌肉接头，这可能会加速神经肌肉疾病的新疗法
大卫·兰普拉博士说:“传统上，对神经肌肉接头的研究依赖于小动物模型，但人类突触有关键的差异，最终限制了动物研究的效用。”
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美国国家实验室发现科学技术部主任
“在这里，研究作者开发了一种使用人类三维组织模型评估神经肌肉接头的方法，这使得能够更准确地表示人类疾病
" 神经肌肉接头基本上由两种不同类型的细胞组成:骨骼肌细胞和一种称为运动神经元的神经细胞
运动神经元被离子通道覆盖，离子通道响应来自大脑的电信号而打开
一旦这些离子通道打开，一系列级联反应使信号到达骨骼肌细胞，最终导致肌肉收缩
因此，为了生成人类神经肌肉接头的三维模型，研究人员必须获取和生长这两种类型的细胞
他们实现这一目标的方法是，要么使用供体的肌肉活检，从中分离出肌肉细胞并从基因上衍生出神经元细胞，要么使用经过基因改造的人类干细胞来制造这两种细胞类型
顶部:肌肉细胞生长在一个有两个柔性支柱的小室中，而运动神经元生长在上面一个独立但相连的小室中(未显示)
大约两周之后，肌肉组织受到神经支配(包含轴突)
当运动神经元暴露于蓝光脉冲(左上角闪烁)时，肌肉组织收缩
底部:肌肉组织的收缩是根据光脉冲测量的
如果光脉冲触发收缩，则用绿色表示；如果光脉冲没有触发收缩，则用红色表示
学分:哥伦比亚大学武尼亚克-诺瓦科维奇实验室 一旦他们获得了必要的细胞并培养了他们的模型，研究人员需要找到一种方法来测量神经肌肉接头是如何工作的
为了做到这一点，他们对运动神经元进行了基因改造，以表达暴露在蓝光下时打开的离子通道
这种被称为光遗传学的方法允许研究人员用光精确刺激运动神经元，然后分析由此产生的肌肉收缩
通过这种方式，研究人员可以直接控制神经肌肉接头，并量化其功能的变化
为了完全控制和监控这些光敏模型，研究人员在独立但相邻的小室中培养运动神经元和肌肉细胞，让轴突(携带神经脉冲的细丝)从神经元“发芽”并向肌肉细胞移动
然后，研究人员设计了一个定制的光电平台来刺激和拍摄他们的模型
然后，他们可以分析肌肉组织对刺激(蓝光)的反应收缩程度
资深研究作者Gordana Vunjak-Novakovic博士解释说:“除了研究健康的神经肌肉接头，我们的方法还可以适用于特定患者的模型，要么诊断疾病，要么最终评估难以治疗的神经肌肉疾病的新治疗方式。”
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，纽约哥伦比亚大学大学教授和米卡提基金会生物医学工程教授
人类神经肌肉接头模型，其中运动神经元(绿色)支配骨骼肌组织(红色)
学分:哥伦比亚大学武尼亚克-诺瓦科维奇实验室 事实上，在他们的研究中，研究人员将他们的模型暴露于取自重症肌无力患者的血清中，重症肌无力是一种攻击神经肌肉接头并导致肌肉无力的自身免疫性疾病
研究人员发现，暴露在这种血清中会严重损害他们的人类模型的功能，这表明他们的系统可以用来模拟人类疾病
Vunjak-Novakovic指出:“我们的平台表明，我们可以以不偏不倚、可重复的方式量化人类神经肌肉接头的健康和患病模型的功能。”
“治疗神经退行性疾病的新方法是迫切需要的，因为几十年的研究导致了有限的治疗进展，”第一项研究的作者奥拉亚·F说
维拉博士
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他现在是旧金山安进公司的科学家
“我们希望我们的人类神经肌肉接头模型能够在不久的将来用于帮助药物发现和这些疾病的新治疗
" 这项研究发表在《生物材料》杂志上
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