科學(xué)家培育出新型“全腦”類器官

研究團(tuán)隊(duì)在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行模擬分析。圖片來源：約翰斯·霍普金斯大學(xué)

科技日?qǐng)?bào)北京7月29日電 （記者張佳欣）美國(guó)約翰斯·霍普金斯大學(xué)研究人員培育出一種新型“全腦”類器官，不僅包含多個(gè)腦區(qū)的神經(jīng)組織，還具有初步的血管結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)成果發(fā)表在《先進(jìn)科學(xué)》雜志上，展示了首次將各個(gè)腦區(qū)組織成功整合為一個(gè)統(tǒng)一運(yùn)作的類器官。該突破有望為自閉癥、精神分裂癥等復(fù)雜神經(jīng)精神疾病的研究開辟新途徑。

目前大多數(shù)論文中提到的腦類器官，只能代表大腦的某個(gè)區(qū)域，比如大腦皮層、后腦或中腦。而此次培育的是一個(gè)初步成型的全腦類器官，研究人員稱之為“多區(qū)域腦類器官”（MRBO）。

在構(gòu)建全腦類器官時(shí)，研究人員先在不同培養(yǎng)皿中分別生成了來自各個(gè)腦區(qū)的神經(jīng)細(xì)胞以及初步血管結(jié)構(gòu)；然后，利用具有黏附性的“生物膠”蛋白將它們組裝起來，使其在發(fā)育過程中建立起連接；隨著組織融合，該類器官不僅能產(chǎn)生電活動(dòng)，還具備整體神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)能力。

MRBO在細(xì)胞類型的多樣性方面，與人類胚胎大腦早期發(fā)育階段高度相似。研究發(fā)現(xiàn)，它包含了約80%的常見神經(jīng)細(xì)胞類型，其整體結(jié)構(gòu)相當(dāng)于人類胎兒大腦發(fā)育至40天左右的水平。

盡管其體積遠(yuǎn)小于真實(shí)人腦，僅包含約600萬至700萬個(gè)神經(jīng)元，而成年人腦中神經(jīng)元數(shù)量多達(dá)千億級(jí)，但該類器官為研究整腦疾病提供了一種前所未有的人類腦細(xì)胞模型。

此外，研究人員還觀察到血腦屏障的早期形成跡象，這一結(jié)構(gòu)在藥物篩選和神經(jīng)疾病研究中具有重要意義。

未來，利用全腦類器官測(cè)試新藥，有望提高神經(jīng)精神類藥物的研發(fā)成功率。目前此類藥物在臨床試驗(yàn)第一階段的失敗率高達(dá)96%，因前期仍以動(dòng)物模型為主，而人腦類器官更貼近真實(shí)發(fā)育過程，有望顯著提升篩藥效率。

研究人員表示，諸如精神分裂癥、自閉癥、阿爾茨海默病等疾病影響的是整個(gè)大腦，而非某個(gè)單一區(qū)域。如果能更早看清疾病起源，就可能發(fā)現(xiàn)全新治療靶點(diǎn)。