實驗室培養的類腦器官能像嬰兒大腦般成熟 成為研究人類疾病的良好模型

據2月22日發表在《自然·神經科學》上的新研究，美國加州大學洛杉磯分校和斯坦福大學研究人員發現，3D人類干細胞來源的類器官可以與人類大腦發育極為相似的方式成熟。

研究人員對在實驗室培養皿中生長長達20個月的類器官進行了廣泛的遺傳分析后發現，這些3D類器官遵循一個內部時鐘，該時鐘與人類發育的時間線同步地指導其成熟。這表明類器官能夠發展到超過“胎兒”階段。

加州大學洛杉磯分校醫學教授丹尼爾·蓋斯奇文德稱，這將成為該領域的重要推動力。這些類器官可以成熟并復制人類正常發育的許多方面，將使其成為在培養皿中研究人類疾病的良好模型。

人腦類器官是使用誘導性多能干細胞(也稱為iPS細胞)創建的，該干細胞源自已被重新編程回胚胎干細胞樣狀態的皮膚或血細胞，從而使科學家能夠創建任何細胞類型。

這些iPS細胞被暴露于一種特殊的化學混合物中，這些化學混合物會影響它們以形成大腦某個區域的細胞。在適當的時間和條件下，細胞會自我組織創建出3D結構，從而忠實地復制人腦發育的多個方面。

近年來，研究人員一直在培養人腦類器官來研究人類神經系統疾病和神經發育疾病，例如癲癇、自閉癥和精神分裂癥。

人們普遍認為組成這些類器官的細胞仍停留在與胎兒發育中所見細胞相似的發育狀態，從而阻礙了這些模型的實用性。但新研究表明，有可能使細胞生長到成熟狀態，從而使科學家能夠更好地研究精神分裂癥或癡呆癥等成人疾病。

蓋斯奇文德教授表示，這項工作是一個重要的里程碑，它顯示了人類大腦發育的哪些方面可以最高的保真度建模，哪些特定的基因在體外表現良好，何時最好地對其建模。同樣重要的是，它提供了基于無偏態基因組分析的框架，用以評估體外模型對體內發育和功能的建模效果。(馮衛東)