這個(gè)驚人的斑點(diǎn)與人腦驚人地相似

放在盤(pán)子里的一小塊凝膠狀組織代表著人腦研究的巨大飛躍。

稱(chēng)為類(lèi)器官，它是人體器官的活生生的 3D 模型;最早構(gòu)成大腦多個(gè)不同區(qū)域的人之一。此外，這些區(qū)域相互連接并點(diǎn)亮神經(jīng)元活動(dòng)，相當(dāng)于妊娠 40 天時(shí)人類(lèi)胎兒的大腦。

“我們已經(jīng)創(chuàng)造了下一代大腦類(lèi)器官,"生物醫(yī)學(xué)工程師安妮·卡圖里亞 （Annie Kathuria） 說(shuō)約翰霍普金斯大學(xué)。

“你在論文中看到的大多數(shù)大腦類(lèi)器官都是一個(gè)大腦區(qū)域，比如皮層、后腦或中腦。我們已經(jīng)培育出一個(gè)基本的全腦類(lèi)器官;我們稱(chēng)之為多區(qū)域腦類(lèi)器官 （MRBO）。

相關(guān)：科學(xué)家們培育出干細(xì)胞“迷你大腦”，然后大腦發(fā)育出眼睛

類(lèi)器官不是完整的器官，而是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中從細(xì)胞和組織培養(yǎng)物中生長(zhǎng)的縮小版本。它們的目的是讓科學(xué)家能夠研究變化、差異以及與新藥物等的相互作用，而無(wú)需探測(cè)活人。

這對(duì)大腦尤為重要。人體最復(fù)雜的器官，也是最不為人所知的器官。你不能隨意戳一個(gè)人的大腦——你可以非常容易地破壞一些重要的東西——所以大腦類(lèi)器官提供了一個(gè)重要的平臺(tái)來(lái)幫助了解大腦功能、疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病，例如孤獨(dú)癥和精神分裂癥.

為了培養(yǎng)他們的大腦類(lèi)器官，研究人員從活人身上提取血液和皮膚細(xì)胞來(lái)制造誘導(dǎo)多能干細(xì)胞.這些細(xì)胞被誘導(dǎo)恢復(fù)到“干”狀態(tài)，從中它們可以發(fā)育成人體內(nèi)任何類(lèi)型的細(xì)胞。

然后培養(yǎng)這些干細(xì)胞，使其多樣化并轉(zhuǎn)化為來(lái)自人腦不同區(qū)域的各種細(xì)胞類(lèi)型，所有這些都在各自獨(dú)立的培養(yǎng)皿中。只有當(dāng)這些單獨(dú)的區(qū)域中的每一個(gè)都充分發(fā)育時(shí)，它們才會(huì)與粘性蛋白質(zhì)連接在一起，粘性蛋白質(zhì)就像一種膠水，允許單獨(dú)的組織形成連接。

每個(gè)類(lèi)器官都非常小，由大約 6 到 700 萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元組成，相比之下數(shù)百億個(gè)神經(jīng)元在完全發(fā)育的人腦中。盡管比完全發(fā)育的大腦要簡(jiǎn)單得多，但它們?yōu)橥暾娜四X如何作為一個(gè)集成網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行提供了一個(gè)合理的模型。

有一些令人興奮的發(fā)現(xiàn)。連接的類(lèi)器官中的血管生長(zhǎng)并開(kāi)始形成新的血管。研究人員還發(fā)現(xiàn)了與類(lèi)器官不同區(qū)域相關(guān)的基因表達(dá)的證據(jù)，以及血腦屏障發(fā)育的早期跡象——血腦屏障是保護(hù)脆弱器官免受有害物質(zhì)侵害的關(guān)鍵膜。

研究人員說(shuō)，這種類(lèi)器官提供了一個(gè)新平臺(tái)，使科學(xué)家能夠研究和分析大腦功能隨時(shí)間推移的復(fù)雜性，這反過(guò)來(lái)又可以為神經(jīng)發(fā)育和神經(jīng)退行性疾病提供重要的見(jiàn)解，并幫助開(kāi)發(fā)其治療方法。

“精神分裂癥、自閉癥和阿爾茨海默氏癥影響整個(gè)大腦，而不僅僅是大腦的一部分，”Kathuria 說(shuō).

“如果你能了解開(kāi)發(fā)早期出了什么問(wèn)題，我們也許能夠找到新的藥物篩選靶點(diǎn)。我們可以在類(lèi)器官上測(cè)試新藥或治療方法，并確定它們是否真的對(duì)類(lèi)器官產(chǎn)生影響。

該研究已發(fā)表在高級(jí)科學(xué).

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