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科学家实验室培育出数百个微型人类大脑:迷你“类器官”

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研究人员在实验室中培植出了数百个微型人类大脑,试图利用它们来研究自闭症和精神分裂症等精神障碍。而他们培植这些大脑的方法可以说简单得令人惊讶。这些“类器官”直径只有三至四毫米,结构类似于尚未发育成熟的人类大脑。图为迷你大脑放大后的照片。

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研究人员利用人类皮肤细胞培育出了一些豌豆大小的“大脑”。图为发育中的人类大脑(左图)和“类大脑”(右图)的对比。

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科学家利用干细胞,把皮肤细胞转化成了类似人类大脑的三维组织。

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我们为什么是右撇子或左撇子?我们为什么会出现自闭症?人类大脑至今仍有很多未解之谜。研究人员在实验室中培植出了数百个微型人类大脑,试图利用它们来研究自闭症和精神分裂症等精神障碍。
新浪科技讯 北京时间10月8日消息,据国外媒体报道,我们为什么是右撇子或左撇子?我们为什么会出现自闭症?人类大脑至今仍有很多未解之谜。有些问题可以通过研究其它动物的大脑来解决,比如老鼠等。但有些独特的问题只有人类大脑才会遇到,这种方法便束手无策了。

最近研究人员在实验室中培植出了数百个微型人类大脑,试图利用它们来研究自闭症和精神分裂症等精神障碍。而他们培植这些大脑的方法可以说简单得令人惊讶。这些迷你大脑是利用细胞培育出来的,该研究团队使用的是皮肤细胞,但其实各种类型的细胞都可以。

玛德琳·兰卡斯特(Madeline Lancaster)是剑桥医学研究理事会分子医学实验室的一名工作人员,她便是参与这项研究的科学家之一。“这些大脑的生长方式和在胚胎中一模一样。”兰卡斯特医生说道。

科学家先利用蛋白质,将这些细胞转化为干细胞,随着它们不断生长,脑细胞就会渐渐分化出来。接着,研究人员会中断提供给细胞的养分,而出于某种未知的原因,脑细胞似乎是这些细胞中最有活力的,因此存活了下来。研究人员再把这些脑细胞放到一种特制的凝胶中,然后放入孵化器中进行培养。

“我们目前主要关注的是其它神经发育障碍疾病,如自闭症和智力障碍等。我们把在这些疾病中发现的变异情况引入到迷你大脑之中,然后在‘类器官’发育的基础上研究它们的发病机理。”兰卡斯特博士介绍道。

第一枚“瓶中的大脑”由干细胞科学家于2013年首次培育成功。这些科学家希望,他们的研究结果能够帮助我们找到神经与精神疾病的治疗方法。这些“类器官”直径只有三至四毫米,结构类似于尚未发育成熟的人类大脑,就像正常的大脑一样,这些“类大脑”也分为灰质和白质,而且都包含特定的大脑区域。

维也纳分子生物技术研究院的约尔根·诺布里奇(Juergen Knoblich)从一名小头畸形患者的结缔组织中分离出了一些诱导多能干细胞(简称iPS细胞)。小头畸形是一种罕见、但极为严重的基因障碍症,患者的脑部体积比常人小得多,因此患有严重的精神障碍。就像很多神经疾病一样,这种疾病很难通过白鼠进行研究,因为它们的大脑远不如我们的复杂。

该研究团队采用了一种3D基质支架,模仿了人类胚胎的体内环境,还利用了一种名叫旋转生物反应器的特殊实验设备,为大脑提供所需的营养物质和氧气。“该方法逐渐让我们了解到了大脑发育过程中出现的一些缺陷。我们希望最终能利用它们来研究一些更为常见的疾病,如精神分裂症或自闭症等。”诺布里奇教授说道。“我们还希望能模拟出一些这样的缺陷。”

科学家最开始的目标是,研发出一款能用来研究大脑工作机理、更好地理解大脑疾病、以及测试新药物的生物工具。很多研究人员都希望能培育出和人类大脑一模一样的大脑。但也有一些研究人员认为,这一目标目前还难以实现。

普利茅斯大学认知研究所的马丁·科斯博士(Dr Martin Coath)质疑,怎么会会有人试图培育出“真正”的人类大脑呢?“‘功能正常’的人类大脑具备自己的意识,有自己的愿望和梦想,能够感知疼痛,还会问我们对它做了些什么。”他指出。“而如果我们能在实验室中培育出一枚比人类大脑简单得多的大脑,给它连上电子眼、电子耳和双手,教会它做一些事情——这已经和很多简单的生命体的大脑一样复杂了。但在我看来,这并没有那么遥不可及。”(叶子)

图1:研究人员在实验室中培植出了数百个微型人类大脑,试图利用它们来研究自闭症和精神分裂症等精神障碍。而他们培植这些大脑的方法可以说简单得令人惊讶。这些“类器官”直径只有三至四毫米,结构类似于尚未发育成熟的人类大脑。图为迷你大脑放大后的照片。

图2:研究人员利用人类皮肤细胞培育出了一些豌豆大小的“大脑”。图为发育中的人类大脑(左图)和“类大脑”(右图)的对比。

图3:科学家利用干细胞,把皮肤细胞转化成了类似人类大脑的三维组织。

图4:我们为什么是右撇子或左撇子?我们为什么会出现自闭症?人类大脑至今仍有很多未解之谜。研究人员在实验室中培植出了数百个微型人类大脑,试图利用它们来研究自闭症和精神分裂症等精神障碍。

文/新浪网

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