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單個腦類器官可重複地形成人類大腦皮層的細胞多樣性

來源 : 亞洲健康互聯海外中心
update : 2019/06/10
類器官是研究人員用來研究一系列疾病的活的微型人體器官,包括肝癌和發育障礙。但因為每個人的大腦都是獨一無二的,製作準確代表人類大腦的類器官極具挑戰性。
 
哈佛大學博勞德研究所的科學家,於6月5日在
自然雜誌上發表的研究,描述了如何建立能夠持續模仿人類大腦所具有的細胞類型,和神經連接的腦類器官。他們相信這些類器官將能夠用於研究神經系統疾病,如自閉症和精神分裂症,以及藥物對大腦的影響。
 
研究人員創造了大腦皮質的類器官,大腦皮層是控制認知的大腦區域。他們從雄性和雌性的幹細胞系開始,並在特定培養條件下在實驗室中培養超過六個月,使得類器官能夠產生通常在大腦皮層中發現的所有細胞類型。
 
該團隊使用RNA測序和大數據分析工具,來研究大腦發育不同階段的基因表達,最終按類型對細胞進行分組。該研究的主要作者,博勞德研究所的Silvia Velasco博士說:「儘管有不同的遺傳背景,最重要的是,在每個類器官中,我們看到相同的細胞類型以相同的方式,以正確的順序製造。」這點很重要,因為它導致腦類器官是人類大腦皮層的可重複精確模型。這些類器官可用於比較正常腦和受神經疾病影響腦的對照。

作為研究工具,類器官越來越受歡迎,而在神經病學中,這種技術不斷改進。去年,塔夫茨大學的一個團隊使用人類誘導的多能幹細胞,利用膠原蛋白和矽的支架,構建中樞神經系統的3D模型,以產生能夠模擬人腦中發現的電信號的細胞。
 

美國國立衛生研究院(NIH)計劃使用StemoniX公司的《microBrain 3D》,這是一種基於幹細胞的大腦模型,測試鴉片類藥物成癮和疼痛的實驗性治療方法。

上週,《科學》雜誌專門刊登了一篇關於類器官的特刊,發表了幾篇論文,解釋了該技術如何以多種方式推進和促進醫學研究。例如,一個研究小組發表了一篇綜述,解釋如何從患者的腫瘤樣本中產生癌類器官。這些類器官可用於測試那些特定患者的藥物治療,目的是改善個體化醫療。或者,可以用來更好地了解導致癌症的因素,包括基因突變。 
 
研究人員的下一步是使用他們的類器官來探索自閉症。他們現在正在使用基因編輯系統CRISPR-Cas9,來開發可以作為疾病模型的類器官。
 
哈佛幹細胞研究所聯合主任,哈佛大學教授Doug Melton在聲明中說:「這種進步不僅可以立即研究腦部疾病,而且一致性和可重複性,可能是使用類器官開始了解大腦神經元如何學習和記憶發展的第一步 。」