实验室培育的大脑因神经活动而点亮
约翰·霍普金斯大学（Johns Hopkins University）的研究人员培育出一种新型的全脑类器官，具有神经组织和基本血管，这一进步可能会开创自闭症等神经精神疾病研究的新时代。 “我们已经制造了下一代大脑类器官，”主要作者、JHU 生物医学工程系助理教授 Annie Kathuria 说，她研究大脑发育和神经精神疾病。 “你看到的大多数大脑类器官论文中是一个大脑区域，如皮层、后脑或中脑。 我们已经培育出一个基本的全脑类器官; 我们称之为多区域脑类器官 （MRBO）。 这项研究发表在先进科学，标志着科学家们第一次能够产生一种类器官，其中来自大脑每个区域的组织连接并协同作用。 拥有基于人类细胞的大脑模型将为研究精神分裂症、自闭症和其他疾病开辟可能性影响整个大脑的神经系统疾病——通常在动物模型中进行的工作。 为了生成全脑类器官，Kathuria 和她的团队成员首先在不同的实验室培养皿中从大脑的不同区域和基本形式的血管中培养神经细胞。 然后，研究人员用粘性蛋白质将各个部分粘在一起，这些蛋白质充当生物强力胶，并允许组织形成连接。 随着组织开始生长它们一起开始产生电力活动并作为网络做出响应。 多区域微型脑类器官保留了多种类型的神经元细胞，其特征类似于 40 天大人类胎儿的大脑。 在人类大脑发育的早期阶段通常看到的细胞类型中，约有 80% 在实验室制作的微型大脑中同样表达。 与真正的大脑相比，它要小得多——重达 600 万到 700 万与成人大脑中的数百亿个神经元相比，这些类器官为研究全脑发育提供了一个独特的平台。 研究人员还看到了早期血脑屏障形成的形成，这是一层围绕大脑并控制哪些分子可以通过的细胞。 “如果你想了解神经发育障碍或神经精神疾病，我们需要用人体细胞研究模型，但我不能要求一个人让我看一看他们的大脑只是为了研究自闭症，“卡图里亚说。 “全脑类器官让我们可以实时观察疾病的发展，看看治疗是否有效，甚至为个别患者量身定制治疗方法。” 研究人员表示，使用全脑类器官测试实验药物也可能有助于提高临床试验的成功率。 大约 85% 到 90% 的药物在 1 期临床试验中失败。 对于神经精神药物，失败率接近96%。 这是因为科学家主要是在药物开发的早期阶段研究动物模型。 全脑类器官更接近于人脑的自然发育，可能会成为更好的测试对象。 “精神分裂症、自闭症和阿尔茨海默氏症等疾病会影响整个大脑，而不仅仅是大脑的一部分。 如果你能了解开发早期的问题所在，我们也许能够找到药物筛选的新靶点，“Kathuria 说。 “我们可以在类器官上测试新药或治疗方法，并且确定它们是否真的对类器官产生影响。