肌萎缩侧索硬化（ALS）又名“渐冻症”。年，美国波士顿学院前棒球选手发起的“ALS冰桶挑战赛”使这一罕见疾病逐渐被大众认知。由于ALS目前还无法治愈，亟需通过体外模型对其发病机制进行深入研究。最近在JournalofNeurochemistry杂志中发表的一篇文章提到，微流控技术在体外神经肌肉接头（NMJ）模型的建立中发挥了重要作用，不仅促进了疾病机制的深入研究，还推动了相关研究领域的进一步发展。
肌萎缩侧索硬化（ALS）是一种致命的进行性神经变性疾病，常表现为上、下运动神经元受损，目前还无法治愈。临床和动物研究发现，运动神经元和骨骼肌纤维之间的突触连接（神经肌肉接头，NMJ）在ALS疾病早期就已出现病变，这可能是治疗的ALS的一个突破口。但目前关于NMJ功能障碍与ALS关联性的机制研究还不完善，这严重阻碍了治疗的发展，造成这一结果的原因在一定程度上与缺乏稳定的体外模型有关。但微流控技术和诱导性多能干细胞（iPSC）技术的结合为建立稳定可靠的NMJ体外模型提供了可能性，为体外研究ALS的分子机制和细胞表型开辟了新的途径。
1.NMJ是治疗ALS的关键靶点
ALS是破坏性极高的神经变性疾病，一生中的患病风险为1：。ALS通过影响上、下运动神经元导致运动无力以及球部功能障碍。患者通常在出现临床症状3~5年后发生呼吸衰竭，进而导致死亡。目前，ALS还无法根治，利鲁唑和依达拉奉等药物也只能延长患者的生存期或延缓机体功能的减退。因此，亟需通过对ALS运动神经元变性机制的进一步了解和用于测试新型药物相关体外模型的建立来开发新的、有效的治疗方法。
NMJ是连接运动神经元和肌纤维之间的突触，在ALS的发病机制中起着关键作用。研究发现，患者出现临床症状之前就已经发生了NMJ功能障碍，并导致轴突回缩和运动神经元变性。因此，NMJ可能是治疗ALS的关键靶点，有必要在体外建立NMJ模型并加以研究。
2.NMJ模型的组成部分
设计NMJ体外模型之前，需要充分了解NMJ的结构、成分以及生理过程。NMJ主要由三个部分组成：突触前区、突触间隙和突触后区。动作电位到达NMJ时，突触前运动神经元向突触间隙释放乙酰胆碱（ACh），ACh与突触后膜上的乙酰胆碱受体（AChR）结合，导致肌细胞去极化，从而触发细胞内Ca2+释放，进而导致肌肉收缩。在这一过程中，NMJ促进了动作电位从神经到骨骼肌的传递。因此，为了构建一个完整的NMJ体外模型，我们需要脊髓运动神经元、轴突蛋白、肌细胞、许旺氏细胞、成纤维样细胞和细胞外基质等成分的共同参与。
3.NJM体外模型简介
虽然动物模型为研究NMJ的生理和疾病过程提供了宝贵意见，但人类的NMJ在形态上与包括啮齿动物在内的其他物种不同。通过图1我们可以了解NMJ体外模型建立方面的重要进展。下面介绍两种常见的NMJ体外模型。
图1NMJ体外模型的发展历程
3.1经典NJM体外模型
最早的NMJ模型是通过对鸡、啮齿动物和非洲爪蟾的胚胎脊髓培养制作而成，随后在脊髓外植体和肌肉之间建立了功能性的NMJ连接。有些研究还在培养皿中将果蝇原肠胚胎细胞分化为功能活跃的神经元和肌细胞。但人类胚胎干细胞（hESC）技术的出现彻底改变了NMJ模型的建立方式，因为通过hESC技术可以得到大量高品质的运动神经元和骨骼肌细胞。虽然hESC技术为NMJ模型的建立开辟了新的途径，它的应用却受到了伦理和技术问题的限制。但随着诱导多能干细胞（iPSC）等替代干细胞技术的发展，这些问题都已被解决。
3.2iPSC技术在NMJ模型中的应用
年，Takahashi和Yamanaka率先发现了诱导多能干细胞（iPSC），这是干细胞生物学上的一个突破。通过诱导表达Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc四种胚胎转录因子，成功地将人体细胞重新编程为iPSC。尽管受到了特殊的限制，iPSC技术依然是建立患者来源细胞模型的重要工具。到目前为止，大多数基于iPSC技术的ALS研究都只