Astrocytes are vital components in neuronal circuitry and there is increasing evidence linking the dysfunction of these cells to a number of central nervous system diseases. Studying the role of these cells in human brain function in the past has been difficult due to limited access to the human brain. In this study, human induced pluripotent stem cells were differentiated into astrospheres using a hybrid plating method, with or without dual SMAD inhibition. The derived cells were assessed for astrocytic markers, brain regional identity, phagocytosis, calcium-transient signaling, reactive oxygen species production, and immune response. Neural degeneration was modeled by stimulation with amyloid-β (Aβ) 42 oligomers. Finally, co-culture was performed for the derived astrospheres with isogenic neurospheres. Results indicate that the derived astroglial cells express astrocyte markers with forebrain dorsal cortical identity, secrete extracellular matrix, and are capable of phagocytosing iron oxide particles and responding to Aβ42 stimulation (higher oxidative stress, higher TNF-α, and IL-6 expression). RNA-sequencing results reveal the distinct transcriptome of the derived cells responding to Aβ42 stimulation for astrocyte markers, chemokines, and brain regional identity. Co-culture experiments show the synaptic activities of neurons and the enhanced neural protection ability of the astroglial cells. This study provides knowledge about the roles of brain astroglial cells, heterotypic cell-cell interactions, and the formation of engineered neuronal synapses in vitro. The implications lie in neurological disease modeling, drug screening, and studying progression of neural degeneration and the role of stem cell microenvironment.

中文翻译：

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前脑星形胶质细胞的人类干细胞来源聚集体响应淀粉样β低聚物。

星形胶质细胞是神经元回路中的重要组成部分，越来越多的证据表明这些细胞的功能障碍与许多中枢神经系统疾病有关。由于对人类大脑的访问受限，过去很难研究这些细胞在人类大脑功能中的作用。在这项研究中，使用或不使用双重SMAD抑制的杂交平板方法将人诱导的多能干细胞分化为天体。评估了衍生细胞的星形细胞标记，大脑区域身份，吞噬作用，钙瞬变信号，活性氧的产生和免疫反应。神经变性通过淀粉样蛋白-β（Aβ）42寡聚物刺激来建模。最后，对衍生的天球与等基因神经球进行共培养。结果表明，衍生的星形胶质细胞表达具有前脑背皮质同一性的星形胶质细胞标记物，分泌细胞外基质，并能够吞噬氧化铁颗粒并响应Aβ42刺激（氧化应激程度更高，TNF-α和IL-6表达更高）。RNA测序结果揭示了星形胶质细胞标记，趋化因子和脑区域身份对Aβ42刺激产生反应的衍生细胞的独特转录组。共培养实验表明神经元的突触活性和星形胶质细胞的增强的神经保护能力。这项研究提供了有关大脑星形胶质细胞的作用，异型细胞间相互作用以及工程神经元突触形成的知识。分泌细胞外基质，并能够吞噬氧化铁颗粒并响应Aβ42刺激（较高的氧化应激，较高的TNF-α和IL-6表达）。RNA测序结果揭示了星形胶质细胞标记，趋化因子和脑区域身份对Aβ42刺激产生反应的衍生细胞的独特转录组。共培养实验表明神经元的突触活性和星形胶质细胞的增强的神经保护能力。这项研究提供了有关大脑星形胶质细胞的作用，异型细胞间相互作用以及工程神经元突触形成的知识。分泌细胞外基质，并能够吞噬氧化铁颗粒并响应Aβ42刺激（较高的氧化应激，较高的TNF-α和IL-6表达）。RNA测序结果揭示了星形胶质细胞标记，趋化因子和脑区域身份对Aβ42刺激产生反应的衍生细胞的独特转录组。共培养实验表明神经元的突触活性和星形胶质细胞的增强的神经保护能力。这项研究提供了有关大脑星形胶质细胞的作用，异型细胞间相互作用以及工程神经元突触形成的知识。RNA测序结果揭示了星形胶质细胞标记，趋化因子和脑区域身份对Aβ42刺激产生反应的衍生细胞的独特转录组。共培养实验表明神经元的突触活性和星形胶质细胞的增强的神经保护能力。这项研究提供了有关大脑星形胶质细胞的作用，异型细胞间相互作用以及工程神经元突触形成的知识。RNA测序结果揭示了星形胶质细胞标记，趋化因子和脑区域身份对Aβ42刺激产生反应的衍生细胞的独特转录组。共培养实验表明神经元的突触活性和星形胶质细胞的增强的神经保护能力。这项研究提供了有关大脑星形胶质细胞的作用，异型细胞间相互作用以及工程神经元突触形成的知识。体外。其含义在于神经系统疾病的建模，药物筛选以及研究神经变性的进展以及干细胞微环境的作用。