将胚胎干细胞转换为神经元以暴露对发育中的大脑的药物作

经常建议孕妇避免使用某些药物，因为这可能会对未出生婴儿的脑细胞生长产生潜在风险。但是，这种风险很难确定，因为在胎儿发育过程中，几乎没有办法跟踪药物的细胞机制。

生物化学和分子生物学系的助理教授Soham Chanda设计了一种新的实验系统，可以快速评估药物对婴儿发育中的大脑的致病作用。他的系统使用重新编程为神经元的胚胎干细胞，为探测药物诱导的神经发育障碍的遗传和分子基础提供了强大的工具。从这种新方法中获得的知识可以用于发现未知的药物风险以及预防性疗法。

这项研究发表在《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)上，这项工作主要是在Chanda与ThomasSüdhof和Marius Wernig在斯坦福大学担任博士后研究员时进行的。Chanda于1月份加入了科罗拉多州立大学的学院，并将继续设计用于理解早期神经元发育的生化特性的方法，这是他的主要研究兴趣之一。

《细胞干细胞》中的论文描述了一个体外模型平台，该平台演示了如何使用重编程的干细胞系统地解构药物如何破坏神经元发育。研究人员通过观察丙戊酸的作用来提供实验平台的概念证明，丙戊酸是一种常用的处方药，可治疗癫痫发作，并且还与胎儿脑部疾病有关。

Chanda解释说，在活的(体内)系统中，将某些表型归因于不同的神经发育阶段非常具有挑战性。这是因为在正常发育过程中，神经元并非全部同时产生。因此很难区分发育中的神经元还是成熟的神经元。

但是，通过Chanda重新编程的干细胞，整个神经元群体在早期发展阶段就“锁相”，并以同步的方式逐渐成熟。钱达说：“这为您带来了很大的优势，因此，当您将它们暴露于致畸药物中时，您会在成熟初期和后期看到明显的效果。”致畸药物是任何会干扰胚胎或胎儿发育的药物。

使用该系统，研究人员明确表明丙戊酸对早期和晚期神经元发育具有深远的影响。当神经元仍然不成熟时，药物暴露会引起基因表达的变化，从而导致脑细胞的形状及其功能受到严重损害。特别是，他们发现这些致病作用主要是由降低的MARCKSL1蛋白细胞水平介导的，这对于指导新生神经元的结构成熟至关重要。该药物对成熟神经元无不良影响。

Chanda表示，他对该项目的主要目的是测试重新编程的神经元作为人类神经发育的体外模型的功效，并准备该平台来测试许多不同药物的细胞作用及其后果。

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