血清素系统的异常变化与人类神经精神类疾病（抑郁症、精神分裂症、自闭症、慢性疼痛、婴儿猝死综合征等）的发生发展有关。科学家们在体外将人类多能干细胞分化为血清素神经元并开展了多项研究，为揭示上述疾病的发病机制并建立更好的治疗方法提供了重要途径。但是，体外定向分化获得血清素神经元的过程中，会产生大量的非血清素神经元细胞，这影响了分化体系的稳定性，不利于应用转录组学或蛋白质组学等了解人类血清素神经元的具体信息，也加大了在培养体系中或移植后对血清素神经元精准的定位和检测。建立人类血清素神经元荧光追踪报告系统，将有助于在体外获得极高纯度的血清素神经元，用以探究该神经元的各种生化特征和药物的验证及筛选；而在体内研究中，该报告系统也将有助于活体追踪移植后体内分化的人类血清素神经元并检测其在脑中的电生理功能。
近日，生命科学与技术学院陆建峰教授团队在Cell期刊系列《干细胞报告》（Stem Cell Reports）杂志上在线发表题为“Generation of a TPH2-EGFP Reporter Cell Line for Purification and Monitoring of Human Serotonin Neurons in vitro and in vivo”的研究论文并被选为封面。
该研究应用CRISPR/Cas9技术将人类多能干细胞的TPH2基因的终止密码子之前靶向插入T2A-EGFP-CMV-PuroR报告基因片段。基因编辑后的多能干细胞在分化为表达TPH2的成熟血清素神经元时就会启动绿色荧光蛋白GFP的表达。基于该系统可以获得达95%纯度的人类血清素神经元，这一纯化的细胞体系较混杂的血清素神经元体系对促血清素释放类药物产生更高更敏感的药物学反应。该团队也首次对高纯度的人类血清素神经元进行了全基因组水平的基因表达差异研究分析。体内研究显示，移植到小鼠大脑中缝背核的血清素神经前体也可以成功分化为表达GFP的成熟血清素神经元，并为细胞在脑内的示踪、定位和神经电生理检测提供了极大的便利。该项研究的完成，对于人类血清素神经元及其相关疾病的模拟和机制研究、相关药物的验证和筛选，以及基于血清素神经元的细胞移植治疗有着非常重要及深远的意义。
博士研究生许婷为论文的第一作者。陆建峰教授、曹立宁博士为论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委、科技部重点研发计划和中央高校基本科研业务费等项目的支持。
