科學家培育出新型“全腦”類器官

研究團隊在計算機中進行模擬分析。圖片來源：約翰斯·霍普金斯大學

科技日報北京7月29日電 （記者張佳欣）美國約翰斯·霍普金斯大學研究人員培育出一種新型“全腦”類器官，不僅包含多個腦區(qū)的神經組織，還具有初步的血管結構。這項成果發(fā)表在《先進科學》雜志上，展示了首次將各個腦區(qū)組織成功整合為一個統(tǒng)一運作的類器官。該突破有望為自閉癥、精神分裂癥等復雜神經精神疾病的研究開辟新途徑。

目前大多數論文中提到的腦類器官，只能代表大腦的某個區(qū)域，比如大腦皮層、后腦或中腦。而此次培育的是一個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）。

在構建全腦類器官時，研究人員先在不同培養(yǎng)皿中分別生成了來自各個腦區(qū)的神經細胞以及初步血管結構；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，該類器官不僅能產生電活動，還具備整體神經網絡響應能力。

MRBO在細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，它包含了約80%的常見神經細胞類型，其整體結構相當于人類胎兒大腦發(fā)育至40天左右的水平。

盡管其體積遠小于真實人腦，僅包含約600萬至700萬個神經元，而成年人腦中神經元數量多達千億級，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，這一結構在藥物篩選和神經疾病研究中具有重要意義。

未來，利用全腦類器官測試新藥，有望提高神經精神類藥物的研發(fā)成功率。目前此類藥物在臨床試驗第一階段的失敗率高達96%，因前期仍以動物模型為主，而人腦類器官更貼近真實發(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大腦，而非某個單一區(qū)域。如果能更早看清疾病起源，就可能發(fā)現全新治療靶點。