李甘博士希望找到帮助阿尔茨海默病患者的治疗方法。像大多数研究人员一样，她遇到了一些主要障碍。

当像Gan这样的研究人员发现潜在的新药时，必须对人体细胞进行检测，以确认它们能使患者受益。从历史上看，这些测试是在癌细胞中进行的，这些细胞通常与人脑细胞的生物学不匹配。

“问题是来自实际人群的脑细胞无法在盘子中存活，因此我们需要在实验室中设计人体细胞，”格拉德斯通研究所的高级研究员甘解释说。“但是，这并不像听起来那么简单。”

许多科学家使用诱导多能干细胞(iPSCs)来解决这个问题。IPSCs是通过将皮肤细胞重新编程为干细胞而制成的，然后干细胞可以转化为体内任何类型的细胞。Gan使用iPSCs产生脑细胞，如神经元或神经胶质细胞，因为它们与神经退行性疾病有关。

来自iPSC的人脑细胞为药物筛选提供了巨大的潜力。然而，生产它们的过程可能是复杂的，昂贵的并且变化很大。许多现有方法产生异质或彼此不同的细胞，这可能导致药物筛选中的不一致结果。此外，生产大量细胞非常昂贵，因此很难扩大规模以进行大型实验。

为了克服这些限制，迈克尔沃德，医学博士，博士，有一个想法。

一种新技术诞生

“我在斯坦福大学开发了一种生产iPSC的新方法，”沃德说，他是甘氏实验室的前博士后学者，现在是美国国立卫生研究院的一名研究员。“我认为，如果我们能找到一种方法来简化和更好地控制这种方法，我们就可以改进我们在实验室中设计人脑细胞的方式。”

沃德和他的同事王超博士发现了一种操纵方法细胞的遗传组成从单个iPSC产生数千个神经元。这意味着每个工程脑细胞现在都是相同的。

“我的初步结果确实激发了我的动力，”Gan说，他也是加州大学旧金山分校神经病学教授。“我使用传统方法观察到太多的变异性，这使得复制实验很成问题。因此，生产均质人脑细胞的能力非常令人兴奋。“

该团队进一步改进了该技术，以创建一个简化的两步骤过程。这使科学家能够精确控制他们产生的脑细胞数量，并使他们更容易将结果从一个实验复制到下一个实验。

他们的技术也大大加快了这个过程。虽然生产脑细胞通常需要几个月的时间，但Gan和她的团队现在可以在1或2周内完成大量的脑细胞工作，并在1个月内拥有功能活跃的神经元。

研究人员意识到这种新方法具有筛选药物和研究疾病机制的巨大潜力。为证明这一点，他们根据自己的研究对其进行了测试。

他们应用他们的技术通过使用iPSC产生人类神经元。然后，他们开发了一个药物发现平台并筛选了1,280种化合物。他们的目标是确定能够降低大脑中蛋白质tau水平的化合物，这被认为是阿尔茨海默氏症研究中最有前景的方法之一，可能会导致治疗该疾病的新药物。

“我们表明，我们可以设计出大量相同的人脑细胞，同时还可以显着降低成本，”Gladstone博士后学者Wang说。“这意味着我们的技术可以轻松扩展，并且基本上可用于筛选数百万种化合物。”

整个科学界的强大工具

“我们开发了一种经济高效的技术，可以在两个简单的环境中生产大量的人脑细胞步骤，“甘总结。“通过克服人类基于神经元的药物发现的主要挑战，我们相信这种技术将在基础科学和工业中广泛采用。”

这种有用的新技术已经传播开来，来自不同科学界的人们纷纷敲开甘的门去了解它。她的团队与数十名学术同事分享了这种新方法，其中一些人没有细胞培养经验。到目前为止，他们都成功地重复了两步过程，以生产自己的细胞并促进科学发现。