从易于获得的细胞系中产生的神经元样细胞使研究人员能够研究人类大脑如何形成代谢构建块，这对于所有生物体的存活至关重要。由宾夕法尼亚州立大学研究人员领导的研究小组优化了一种创造合成神经元的新方法，他们用它来研究嘌呤合成中涉及的核心酶 - 嘌呤的一个组成部分，参与许多其他细胞和代谢过程 - 以及如何在单纯疱疹病毒感染期间，酶可能会发生变化。

描述该酶的早期版本于2018年1月在线发表在Journal of Neurochemistry上，一篇描述神经元样细胞的论文发表在2017年12月的“病毒学杂志”上。

“这些新开发的神经元样细胞使我们能够首次在专门的细胞类型中研究嘌呤的形成，”宾夕法尼亚州立大学生物化学和分子生物学助理教授，两篇论文的高级作者Moriah Szpara说。“我们对神经元感兴趣，因为它们需要大量的能量，因此需要有效地生产嘌呤。我们也很好奇合成过程可能会受到单纯疱疹病毒感染的影响，单纯疱疹病毒是一种能够在神经元中停留的能量苛刻的病毒。

当细胞中对嘌呤的需求很高时，由许多称为嘌呤体的酶组成的复合物形成，以便能够更快地产生这些重要的化学物质。研究人员研究了一种名为FGAMS的酶，这是嘌呤体的核心成分。为了更好地理解FGAMS在嘌呤生产中的作用，他们研究了在啮齿动物脑切片，啮齿动物神经元，人类非神经元细胞和用新技术培养的人类神经元样细胞中表达的酶的位置和数量。

“研究人类神经元一直充满挑战，因为我们没有一个好的实验室模型来研究它们，”宾夕法尼亚州立大学博士后研究员，两位研究的作者科琳·曼戈尔德说。“我们可以使用来自啮齿动物或鸡胚的神经元，但它们不会给我们提供与人类细胞相同的信息。大多数研究需要大量细胞，因此我们开发了一种方法来获取常用细胞系并将其塑造成看起来像神经元一样的细胞。这种新方法将使我们能够开始询问有关神经元的积压问题，例如大脑中嘌呤的合成方式。“

在神经元样细胞和啮齿动物神经元和脑切片中，FGAMS在整个神经元的许多位置表达，包括线粒体和微管附近。由于在非神经细胞中这些结构附近也发现了FGAMS，研究人员怀疑嘌呤体的形成可能在不同细胞类型中是保守的。

研究人员还研究了单纯疱疹病毒1(HSV1)感染对神经元和非神经细胞中嘌呤生物合成蛋白FGAMS的影响。HSV1最初感染皮肤表面的个体并且继续在神经元中建立终身感染，其不能被免疫系统清除。因为嘌呤可能在HSV1的复制中起作用，所以病毒的高代谢负荷可能耗尽嘌呤资源并影响嘌呤合成。

“感染HSV1诱导FGAMS聚集在非神经元细胞中，模拟感染的皮肤阶段，而FGAMS似乎在神经元细胞中不断聚集和激活，”Stephen Benkovic，Evan Pugh化学教授和持有者说道。宾夕法尼亚州立大学化学的Eberly家庭主席，以及嘌呤形成论文的作者。“我们怀疑嘌呤体只是根据需要在非神经元细胞中组装，但神经元中高能量需求可能需要嘌呤体一直存在。”

“像HSV1这样的病毒通过在神经元中建立终身感染而存活下来，”Szpara说，“越来越多的证据表明慢性病毒感染与晚期神经认知疾病之间存在联系。我们正在继续研究病毒感染负担与神经元的高代谢需求之间的潜在联系，看看是否有办法预防损伤并改善长期神经元健康。“

因为神经元样细胞的结果反映了那些在啮齿动物脑切片和神经元中，本研究强调了这些细胞作为研究神经元以及病毒如何影响它们的新模型系统的实用性。