11月22日，据美国媒体报道，美国科学家首次使用干细胞在实验室中培育出了位于人体肌肉细胞和脊髓细胞之间的神经肌肉结点，最新研究为科学家们研制出“人体芯片”系统铺平了道路。未来，科学家们可以借助这些“人体芯片”系统加快医学研究和药物测试的步伐，更快获得各项医学突破，而不再需要使用传统方法耗费数年对药物进行动物和人体试验。
“人体芯片”系统是一些模型，能够再现器官或一系列器官如何在身体内起作用。想要获得可以重现人体各项功能的人体芯片系统，就必须研制出这些神经肌肉结点。大脑使用这些结点与身体内的肌肉相互“交流”并控制身体的肌肉。
在最新研究中，美国布朗大学的赫尔曼·范登堡教授首先通过活体解剖方法从成人志愿者那儿收集了很多肌肉干细胞。中佛罗里达大学的纳丁·郭进行了一系列实验，利用不同浓度的细胞和不同的时间间隔以及其他参数，制造出了使肌肉细胞和脊髓细胞“快乐”结合的最合适环境，最终获得了这些神经肌肉结点。
该研究由美国国家卫生研究院（NIH）下属的国家神经紊乱研究所资助，论文将发表在12月份的《生物材料》杂志上。该研究的领导者、中佛罗里达大学的生物工程师詹姆斯·希克曼表示，他对这项研究的未来非常乐观，传统的动物测试方法不仅缓慢、昂贵，而且常常失败，阻碍了新药研制和面世的进程。
美国国家卫生研究院、美国国防部高级研究计划局以及美国食品和药物管理局都在加速研制“人体芯片”模型，现在，投入该领域的资金至少有1.4亿美元。这些研究团队的目的是制造出一些包含有各种各样相互连接的小型器官的系统，采用实际中使用的方式来模拟人体功能。科学家们将可以借助这些系统，在药物安全且合乎伦理地进行人体临床测试之前，先在人的细胞上测试其效果。这项技术有望比在老鼠和其它动物身上进行测试更加高效。
除了用来研制人体芯片模型，神经肌肉结点本身也是非常重要的研究工具，它们在肌萎缩性侧束硬化症、脊髓受损以及其他退化性疾病等中也扮演着重要角色。科学家们表示，在更广泛的基于芯片的模型被研制出来之前，最新技术能被用于测试治疗这些疾病的新药或其他疗法。（生物谷 Bioon.com）
doi:10.1016/j.biomaterials.2011.09.014
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Neuromuscular junction formation between human stem cell-derived motoneurons and human skeletal muscle in a defined system
Xiufang Guoa, Mercedes Gonzaleza, Maria Stancescua, b, Herman H. Vandenburghc, James J. Hickmana, d, ,
Functional in vitro models composed of human cells will constitute an important platform in the next generation of system biology and drug discovery. This study reports a novel human-based in vitro Neuromuscular Junction (NMJ) system developed in a defined serum-free medium and on a patternable non-biological surface. The motoneurons and skeletal muscles were derived from fetal spinal stem cells and skeletal muscle stem cells. The motoneurons and skeletal myotubes were completely differentiated in the co-culture based on morphological analysis and electrophysiology. NMJ formation was demonstrated by phase contrast microscopy, immunocytochemistry and the observation of motoneuron-induced muscle contractions utilizing time-lapse recordings and their subsequent quenching by d-Tubocurarine. Generally, functional human based systems would eliminate the issue of species variability during the drug development process and its derivation from stem cells bypasses the restrictions inherent with utilization of primary human tissue. This defined human-based NMJ system is one of the first steps in creating functional in vitro systems and will play an important role in understanding NMJ development, in developing high information content drug screens and as test beds in preclinical studies for spinal or muscular diseases/injuries such as muscular dystrophy, Amyotrophic lateral sclerosis and spinal cord repair.
