这个“迷你大脑”是由真实的组织制成的,它具有巨大的潜力

科学家们已经找到了一种方法,在实验室中构建微型人脑模型时跳过一些最具挑战性的步骤。

而不是哄骗干细胞为了增殖到数百万个细胞并生长成不同类型的细胞,如神经元,荷兰的研究人员已经设法开发出大脑类器官直接来自胎儿脑组织。

由此产生的自组织结构大约是一粒米的大小。虽然它不是一个真正的器官(它没有思想、情感或意识),研究人员希望它能被证明是治疗脑部疾病和障碍的有价值的模型,尤其是在儿童中。

“通过我们的研究,我们正在为类器官和大脑研究领域做出重要贡献。汉斯·克莱弗斯(Hans Clevers),Hubrecht研究所和马克西玛公主中心(Princess Máxima Center)类器官研究的先驱。

“到目前为止,我们能够推导出类器官来自大多数人体器官,但不是来自大脑——我们现在也能够跳过这个障碍,这真的很令人兴奋。

整个人类胎儿大脑类器官的图像。干细胞以灰色标记,神经元细胞根据深度从粉红色到黄色进行颜色编码。(马克西玛公主中心,Hubrecht研究所/ B Artegiani,D Hendriks,H Clevers / CC BY-NC-ND)

胎儿脑组织通常是从选择性堕胎中获得的,其在科学研究中的伦理允许因国家而异,一些国家完全禁止其使用,而另一些国家,如荷兰,则允许其使用严格限制。

鉴于胎儿组织可用性低,科学家们以前只用干细胞培养出人类的“迷你大脑”。

但与自发成熟到终点的细胞衍生类器官不同,组织衍生类器官反映了一种天然的、固定的发育状态,可以维持相当长一段时间。

在荷兰,马克西玛公主儿科肿瘤中心和Hubrecht研究所的研究人员与生物伦理学家密切合作,设计了他们的方法。

最终,该团队能够哄骗胎儿脑组织的小片段在培养皿中自组织,从而创建具有各种细胞类型的三维分层结构,包括神经元和支持细胞,称为放射状胶质细胞。

放射状胶质细胞是一个特别令人兴奋的发展,因为这些是人类特有的特征,在啮齿动物模型中没有复制。

不同人类胎儿大脑类器官部分的图像。(马克西玛公主中心,Hubrecht研究所/ B Artegiani,D Hendriks,H Clevers / CC BY-NC-ND)

更好的是,大脑类器官继续对一些与活体大脑相同的化学信号做出反应,并且存活了六个多月。

相比之下,由干细胞制成的大脑类器官可以勉强超过80天.

Clevers和他的同事们甚至能够对他们的类器官进行基因操纵,使其类似于癌性肿瘤,并在其上测试药物。

研究小组怀疑他们的成功至少部分归因于脑组织可以产生的蛋白质。这些关键的蛋白质为脑细胞创造了支架,使它们能够自组织成三维结构。

“我们新的组织衍生大脑模型使我们能够更好地了解发育中的大脑如何调节细胞的身份。贝内代塔·阿特吉亚尼(Benedetta Artegiani),马克西玛公主中心(Princess Máxima Center)研究小组负责人。

“它还可以帮助理解该过程中的错误如何导致神经发育疾病,如小头畸形,以及其他可能源于发育脱轨的疾病,包括儿童大脑癌症."

该研究发表在细胞.

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