人類干細(xì)胞培育出3D微型大腦

據(jù)最新一期美國《細(xì)胞》雜志報(bào)道，美國科學(xué)家借助人類干細(xì)胞培育出一個(gè)3D“微型大腦”，并發(fā)現(xiàn)其在結(jié)構(gòu)和功能上比目前廣泛使用的2D模型更為接近真正的大腦。新模型將有助于科學(xué)家更好地理解大腦發(fā)育，以及阿爾茨海默氏癥或精神分裂癥等神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

美國索爾克研究所基因分析實(shí)驗(yàn)室主任約瑟夫·埃克教授說，將人腦細(xì)胞培育為微型3D器官是一項(xiàng)重大的突破。有了在結(jié)構(gòu)上最為接近實(shí)際大腦的模型，科學(xué)家就能通過觀察其遺傳和表觀遺傳特征來尋求其最為接近實(shí)際大腦的功能。

多年來，細(xì)胞生物學(xué)家通過化學(xué)方法促使胚胎干細(xì)胞在培養(yǎng)皿中發(fā)育（分化）成各種類型的腦細(xì)胞。研究人員可從這些單層細(xì)胞中收集大量信息，但局限于這些真實(shí)的腦組織是2D的。2013年，歐洲研究人員開發(fā)出一種新方法，可在3D凝膠中生長胚胎腦細(xì)胞，并分化成類似真實(shí)大腦的多層腦細(xì)胞。然而，這些實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的被稱為類器官的迷你大腦與真實(shí)大腦之間在功能上的差異并不明確。

索爾克研究所對(duì)大腦發(fā)育早期階段的類器官與相同階段的真實(shí)大腦組織進(jìn)行了比較。研究人員發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞獲得的分化度上，類器官要比二維模型更為接近真實(shí)大腦，也就是類器官沿著非常類似于真實(shí)大腦的早期發(fā)育時(shí)間線進(jìn)行發(fā)育。

為創(chuàng)建用于分析的類器官，研究團(tuán)隊(duì)使用H9人胚胎細(xì)胞系，加入合適的化學(xué)物質(zhì)，誘導(dǎo)這些細(xì)胞沿著一條神經(jīng)發(fā)育通路生長60天。然后，他們分析了類器官的表觀遺傳學(xué)特征。細(xì)胞的表觀基因，受飲食或壓力等環(huán)境因素影響，已越來越多地被認(rèn)為與發(fā)育和精神分裂等疾病相關(guān)。

研究人員表示，之前從沒有人做過腦組織體的表觀基因組測(cè)序。此類評(píng)估對(duì)于理解大腦發(fā)育，特別是最終利用這些組織開發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療方法尤為重要。（記者馮衛(wèi)東）

總編輯圈點(diǎn)

       大腦如宇宙般龐雜浩瀚，人類理解它也像認(rèn)知天體那樣，從點(diǎn)到線再到面，然后深入到多層維度，再由看得見到看不見。我們探索大腦神經(jīng)元、神經(jīng)回路、灰質(zhì)、海馬體……從細(xì)胞到基因，從基礎(chǔ)形態(tài)到功能，從2D到3D，在這顆“大腦星球”中，學(xué)無止境！