科学家培育出“迷你大脑”仅有扁豆大小 能控制肌肉并连接脊髓

为了治疗运动神经元疾病，科学家们在实验室培育出了微型大脑。

这个微小的器官——大约有一个扁豆大小——是由连接在一起的人类脑细胞构成的。它能够与附近的脊髓和肌肉组织建立连接。

科学家们说，他们能够看到它在收缩肌肉的同时与动物的脊髓自动融合。

马德琳·兰卡斯特(Madeline Lancaster)是剑桥大学医学研究委员会分子生物学实验室的负责人，她在接受《卫报》采访时说:“我们喜欢把它们想象成移动中的微型大脑。”

这些结构是从人类干细胞中生长出来的，并且使用了一种方法，这种方法允许类器官生长的时间比以前的实验更长。

该小组的研究人员斯特凡诺·詹多梅尼科(Stefano Giandomenico)帮助开发了一种方法，可以在气液界面的膜上生长一片大脑类有机物。

这使得它可以接触到下面富含营养的液体介质和上面空气中的氧气，并使微型大脑模型在培养皿中保持更长时间，以便它能进一步成熟。

它的结构和过程与怀孕12-16周时发育中的人脑相似。

兰卡斯特博士说:“每次我们再向前迈进一步，就进行这样的讨论仍然是个好主意。”

“但我们普遍认为，我们离这一目标还很远。”

它含有数百万个连接的神经细胞，其功能与蟑螂和斑马鱼相似。

它可能对我们理解包括精神分裂症、自闭症和抑郁症在内的一系列疾病具有重要意义。

类似地，这个模型可以揭示大脑连接中断的情况，如中风或痴呆。

虽然这种新方法可以使微型大脑更好地成熟，但它们仍然非常小，而且缺乏更高认知所需的全部大脑功能和大脑区域的组织。

尽管如此，它们仍有潜力显著增加我们对神经元发育的知识和理解。

这项研究结果发表在《自然神经科学》杂志上。

2018年11月，加州大学的科学家们也成功在实验室器皿里培育除了能自发产生类似人类的脑电波的“迷你大脑”。

研究人员花费10个月在培养皿中培养了数百个脑器官，并测试了单个细胞，以确认它们表达出与典型人类大脑中所见的相同基因集合。

类器官显示出不规则的脑电图模式，当研究人员将这些节律与早产儿的脑电图进行比较时，他们发现类器官的放电模式与受孕后25-39周出生的婴儿非常相似。

费城宾夕法尼亚大学的发育神经科学家Hongjun Song说，虽然这项工作还处于初步阶段，但与早产儿脑电图模式的相似性表明，类器官最终可用于研究大脑发育障碍，如癫痫或自闭症。

近年来，在实验室里培养人体器官的技术已经有所发展。

人体移植传统上需要在世或已故所有者捐献的器官。受体和供体必须有非常相似的组织类型，以确保器官不被排斥。

尽管专家们试图将这种风险降到最低，但由于各种原因，器官在手术后可能会出现故障。

不过，某些特定的将人体组织移植到身体其他部位的手术很少会失败。

例如，在膝关节重建中，韧带和肌腱可以从同一患者身体的其他部位取出，而不用担心排斥反应。

对于整个器官来说，这显然是不可能的，但研究人员正在应用同样的原理。

通过直接从病人身上提取干细胞，科学家可以将这些细胞培养成与病人基因相同的细胞。

目前，这项技术还处于起步阶段，细胞培养仍然很简单。然而，随着该领域的发展，也出现了一些值得注意的时刻。

1998年，科学家首次成功培育出人类胚胎干细胞。

一个小男孩的皮肤状况被治愈了，他的皮肤是在实验室里生长的人造皮肤，然后被应用到他的身体上。

软骨过多的老鼠已被培育成可以制造人类耳朵的动物，科学家们也成功地从实验室培养物中培育出无动物制品的肉类。

专家预测，使用支架或3D打印基础可以实现复杂器官培育的宏观发展。

尽管这项技术还在发展中，但它显示出了未来医学治疗的前景。