發(fā)布日期：2018-04-24
據(jù)科學美國人報道，美國索爾金研究所（Salk Institute）的科學家日前發(fā)布報告，宣稱首次將人類大腦的類器官（Organoids）成功移植到另一個物種的大腦中，而且宿主的大腦為其提供了足夠的血液和營養(yǎng)，以維持它們存活和發(fā)育數(shù)月時間。
在科學家看來，這些有人類大腦組織的老鼠在行為方式上與它們同類的一樣。
每個接受試驗的小鼠的大腦皮層都被植入了人類的“迷你大腦”，并用透明的玻璃蓋子代替了它們的部分頭骨?？茖W家們用這種方法來理解人類大腦的發(fā)育過程，并測試這些類器官將來是否會成為大腦皮層修復工具，以取代大腦中受傷或發(fā)育不正常的區(qū)域。
紐約州立大學布法羅分校神經(jīng)學家邁克爾·斯塔喬維亞克（Michal Stachowiak）曾創(chuàng)造人類大腦的類器官來研究精神分裂癥，他說這是一個“重要的技術進步”，并且是“在再生醫(yī)學中使用類器官的重要開端”。
2017年11月份，當索爾金研究所的研究人員在神經(jīng)科學學會年會上簡要描述了他們的實驗時，生物倫理學家們提出了一個問題，即人類大腦中類器官會對老鼠的智力、意識甚至是老鼠的身份產(chǎn)生怎樣的影響。發(fā)表在《自然生物技術》雜志上的最新論文詳細描述了類器官如何成功融入老鼠大腦的過程，并解決了其中一個問題：至少在科學家們的實驗中，擁有人類大腦類器官的老鼠似乎和其他老鼠沒有什么不同，也沒有比后者更聰明。
自從2013年第一個人類大腦類器官通過干細胞被培育出來以后，科學家們已經(jīng)讓它們形成了像胎兒大腦一樣的結構，用來產(chǎn)生幾十種不同種類的腦細胞，并發(fā)育成像患Timothy綜合癥等神經(jīng)系統(tǒng)疾病等異常的組織。研究人員希望，在揭示人類大腦如何發(fā)育的過程中，類器官能比實驗室動物或培養(yǎng)的細胞更好。同時在正常情況下和出錯時，能識別潛在的治療或基因組編輯目標。
這項研究需要采集人體干細胞，然后使其分化為腦細胞，并使其生長為幾毫米的實體，以模擬真實器官的結構、細胞數(shù)量甚至是電活動。但是，人類大腦類器官的逼真程度是有限的：當它們的直徑超過幾毫米時，氧氣和營養(yǎng)物質就無法進入它們最深處的細胞。
這項研究的負責人弗雷德·蓋奇（Fred Gage）說：“在我們的手中，類器官在五周內停止生長。從第十周開始，我們甚至看到許多邊緣部分的細胞也開始死亡，隨著時間的推移，這種變化越來越明顯。顯然，這是長期研究的一個明顯障礙。”
當我們的目標需要對三個月以上的大腦發(fā)育過程進行更長時間的研究時，當前的大腦器官就會開始萎縮。而在老鼠大腦中植入人類的大腦類器官，給它們生長和發(fā)育所需要的一切，可以幫助解決當前困境。
索爾金研究所將在實驗室培養(yǎng)皿中生長了31到50天的人腦組織類器官移植到小鼠大腦中（目前已經(jīng)超過200個）前，他們已經(jīng)從老鼠大腦中取出一小塊組織以便騰出空間。由于人類細胞通過基因工程表達出綠色熒光蛋白，這些微小斑點可通過透明玻璃顯示在明亮的石灰中。
大約80%的植入取得成功。在2到12周內，這些類器官就會產(chǎn)生額外的神經(jīng)元，包括在人類大腦皮層特定區(qū)域內發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)元、神經(jīng)膠質細胞（包括星形膠質細胞）以及神經(jīng)干細胞。到了14周時，幾乎所有的類器官都形成了豐富的血管網(wǎng)，可輸送養(yǎng)分和氧氣，支持類器官存活233天，它們的結構和細胞成熟度與新生兒差不多。
這些被植入的器官也在傳遞軸突（即將大腦信號從一個神經(jīng)元傳送到另一個神經(jīng)元的生物線），并進入到老鼠大腦的兩側，而不僅僅是靠近玻璃的一邊，并形成老鼠神經(jīng)元的強突觸，人類和老鼠的神經(jīng)活動是同步的。研究報告的主要作者阿貝德·曼蘇爾（Abed Mansour）說：
“當神經(jīng)元聚集在一起時，這意味著它們是相互連接的，并進行交叉對話，從而形成了神經(jīng)網(wǎng)絡。”
然而，對于所有的人鼠混合體來說，這些嚙齒類動物并沒有成為比普通老鼠更好的學習者?？茖W家們把這些老鼠放在一個圓形的平臺上，周圍有20個洞，輕輕地引導它們進入通向逃生通道的某個洞，然后讓它們自己嘗試利用記憶去尋找逃生洞口。（其他的洞都是死胡同。）在第一天的測試中，擁有人類大腦類器官的老鼠犯了更少的錯誤，更容易找到正確的洞，但是這種優(yōu)勢在第二天就消失了。
蓋奇表示：“在行為測試方面，我們只是剛剛觸及了表面。我認為，為這個重要問題提供可靠答案還為時過早。這種逃避測試功能十分有限，我還不能排除其他行為影響。”
來源：網(wǎng)易科技報道
