據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，一項(xiàng)最新研究顯示，科學(xué)家也許不久便可在實(shí)驗(yàn)室中培育出“人腦”了。美國(guó)塔夫茨大學(xué)的科學(xué)家們近日首次用人體細(xì)胞成功培育出了一枚3D大腦模型，可幫助他們更好地研究腦部異?；顒?dòng)。
研究人員試圖培養(yǎng)腦組織已有多年時(shí)間，但此次運(yùn)用的新技術(shù)不同于以往，使用了功能性中性組織來(lái)培養(yǎng)“類(lèi)大腦”。研究人員稱(chēng)，未來(lái)他們可以用帕金森和阿爾茨海默癥患者的細(xì)胞培育類(lèi)大腦，以此觀察大腦對(duì)特定療法的反應(yīng)。
該研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種針對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的三維人體器官培育模型，能夠模擬大腦的結(jié)構(gòu)與功能特征，還能表現(xiàn)出神經(jīng)活動(dòng)，可持續(xù)數(shù)月之久。
科學(xué)家可以向這個(gè)由絲蛋白和膠原蛋白構(gòu)成的3D模型中填入阿爾茨海默癥、帕金森綜合征或其它疾病患者的細(xì)胞。該組織模型可幫助科學(xué)家更好地探索細(xì)胞間的相互作用、病程進(jìn)展、以及對(duì)各種療法的反應(yīng)。
該3D腦組織模型攻克了此前模型面臨的一大挑戰(zhàn)，即缺少可用的人類(lèi)神經(jīng)細(xì)胞。因?yàn)楹苌儆腥藭?huì)從健康人大腦中提取神經(jīng)組織，通常只有對(duì)因病去世的患者進(jìn)行尸檢時(shí)，才能得到其神經(jīng)細(xì)胞。而此次研究人員研發(fā)的新模型使用的并非神經(jīng)細(xì)胞，而是人體誘導(dǎo)性多功能干細(xì)胞（iPSCs）。這種干細(xì)胞來(lái)源廣泛，從患者皮膚中就可輕松提取。
要?jiǎng)?chuàng)造誘導(dǎo)性多功能干細(xì)胞，需要逆轉(zhuǎn)細(xì)胞發(fā)育的“時(shí)鐘”，使其倒回到類(lèi)似胚胎時(shí)期的前體狀態(tài)。這就意味著，它們可以重新發(fā)育成任何類(lèi)型的細(xì)胞，包括神經(jīng)元細(xì)胞。
“我們找到了促使誘導(dǎo)性多功能干細(xì)胞分化成多種亞類(lèi)型神經(jīng)細(xì)胞的正確條件，比如為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供支持的星形膠質(zhì)細(xì)胞等等?！惫こ虒W(xué)教授戴維·卡普蘭博士（David L。Kaplan）介紹道，“絲蛋白-膠原蛋白構(gòu)成的骨架為培育細(xì)胞提供了適宜的環(huán)境，培育出的細(xì)胞擁有與原生神經(jīng)組織相同的基因標(biāo)志和電信號(hào)?！?/p>
該3D模型中的細(xì)胞種類(lèi)比真實(shí)神經(jīng)組織完整得多?！盁o(wú)論我們用的細(xì)胞來(lái)自健康人、還是阿爾茨海默癥或帕金森綜合征患者，3D組織模型中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)都能持續(xù)、穩(wěn)定地生長(zhǎng)?！彼虼拇髮W(xué)薩克勒生物醫(yī)學(xué)研究生院博士畢業(yè)生威廉·坎特雷（William Cantley）指出，“這為我們提供了一個(gè)穩(wěn)定的平臺(tái)，幫助我們研究不同的疾病狀況，還能讓我們觀察細(xì)胞的長(zhǎng)期變化?！?/p>
接下來(lái)，研究人員希望利用先進(jìn)成像技術(shù)，并加入其它細(xì)胞類(lèi)型，使該3D組織模型發(fā)揮更大的作用。這將會(huì)創(chuàng)造出更加完整的大腦環(huán)境模型，更好地模擬信號(hào)發(fā)送、學(xué)習(xí)、適應(yīng)、退化等腦活動(dòng)中涉及的復(fù)雜相互作用。
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