哈佛大學(xué)和布羅德研究所斯坦利精神病研究中心的科學(xué)家在人類大腦“類器官”事件方面取得了重大進(jìn)展：微型3D組織培養(yǎng)物可以模仿受影響人體內(nèi)的個(gè)人腦細(xì)胞。他們的新技術(shù)，印在自然界，不斷生長(zhǎng)相同種類的細(xì)胞，按照相同的順序，因?yàn)閯?chuàng)造人類大腦皮層。這一進(jìn)展可能會(huì)改變研究人員研究神經(jīng)精神疾病的方式，并研究醫(yī)學(xué)的有效性stylechina.com。
人類神經(jīng)疾病背后的遺傳學(xué)是復(fù)雜的，基因組的大量跨度有助于疾病的發(fā)生和發(fā)展。研究不同動(dòng)物的神經(jīng)疾病為相關(guān)發(fā)現(xiàn)提供了有限的替代方案，因?yàn)槿祟惖拇竽X是相當(dāng)獨(dú)特的。
有機(jī)體為人們直接發(fā)現(xiàn)疾病提供了很好的希望。但到目前為止，他們?cè)谝粋€(gè)基本方法上失敗了。
“我們可能都會(huì)以不同的方式使用我們的大腦，但我們每個(gè)人都擁有相同的細(xì)胞類型和基本連接集合，”高級(jí)創(chuàng)建者Paola Arlotta定義，他是哈佛大學(xué)干細(xì)胞和再生生物學(xué)的Golub家庭教授，也是斯坦利中心的成員?！斑@種一致性是至關(guān)重要的，除了極少數(shù)例外情況，每次人類大腦在子宮中形成時(shí)它都會(huì)被復(fù)制。就我們大腦中的細(xì)胞類型和結(jié)構(gòu)而言，我們之間只存在最小的差異?！?/p>
到目前為止，類器官的情況并非如此。雖然它們確實(shí)會(huì)產(chǎn)生人腦細(xì)胞，但它們都是排他性的。這意味著它們不能簡(jiǎn)單地用于檢查患病和管理腦組織之間的差異。
“有機(jī)體已經(jīng)大大提高了我們研究人類發(fā)育中大腦的能力，”Arlotta說(shuō)?！暗钡浆F(xiàn)在，每個(gè)人都有自己的雪花，以一種前所未有的方式制作自己特殊的細(xì)胞類型。我們解決了這個(gè)問(wèn)題?！?/p>
在晚期干細(xì)胞生物學(xué)家Yoshiki Sasai領(lǐng)導(dǎo)的開(kāi)創(chuàng)性工作的基礎(chǔ)上，該小組創(chuàng)造了可能幾乎無(wú)法區(qū)分的類器官 - 即使在實(shí)驗(yàn)室中生長(zhǎng)超過(guò)六個(gè)月。
此外，在特定的傳統(tǒng)情況下，類器官已經(jīng)健康并且能夠發(fā)展得足夠長(zhǎng)以提供通常在人類大腦皮層中發(fā)現(xiàn)的廣譜細(xì)胞種類。
這些進(jìn)展意味著腦類器官現(xiàn)在可以用作可行的實(shí)驗(yàn)方案，直接檢查受影響人組織中的疾病，并檢查人腦組織上完全不同的藥物結(jié)果。
相同的細(xì)胞，相同的方法
研究人員針對(duì)大腦皮層的類器官：大腦的一半對(duì)認(rèn)知，語(yǔ)言和感覺(jué)負(fù)責(zé)。大腦皮層在類似自閉癥譜系功能障礙和精神分裂癥的神經(jīng)精神疾病中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
“我們從多個(gè)干細(xì)胞系中產(chǎn)生了來(lái)自男性和女性血統(tǒng)的類器官 - 因此它們的遺傳背景不同，”哈佛大學(xué)和布羅德研究所的分析科學(xué)家Silvia Velasco定義。
人腦組織發(fā)育非常緩慢。在這項(xiàng)研究中，六個(gè)月后，類器官已經(jīng)長(zhǎng)到幾毫米。迄今為止，在大腦類器官中最重要的單細(xì)胞RNA測(cè)序?qū)嶒?yàn)中，研究人員主要根據(jù)哪些基因以完全不同的水平表達(dá)來(lái)對(duì)細(xì)胞進(jìn)行分組。使用計(jì)算模型進(jìn)行大規(guī)模的知識(shí)評(píng)估，他們將每一組與胚胎大腦皮層中發(fā)育的細(xì)胞分類進(jìn)行對(duì)比。
“盡管有不同的遺傳背景，我們看到相同的細(xì)胞類型以相同的方式，以正確的順序，最重要的是，在每個(gè)類器官中，”Velasco提到。“我們真的很興奮，這個(gè)模型給了我們這樣的一致性?！?/p>
一種檢查疾病的新技術(shù)
利用這項(xiàng)研究的優(yōu)化技術(shù)，研究人員可以從患者的干細(xì)胞中制造出類器官，或者設(shè)計(jì)出含有可能與特定疾病相關(guān)的突變的細(xì)胞。
Arlotta的實(shí)驗(yàn)室目前正在探索自閉癥，利用CRISPR / Cas9基因修飾策略來(lái)開(kāi)發(fā)特定于功能障礙的腦類器官。
“現(xiàn)在可以將'對(duì)照'類器官與我們創(chuàng)造的類器官與我們知道與疾病相關(guān)的突變進(jìn)行比較。這將使我們更加確定哪些差異是有意義的，哪些細(xì)胞受到影響，哪些分子途徑去錯(cuò)了，“提到了阿羅塔?！熬哂锌芍貜?fù)的類器官將有助于我們更迅速地采取具體的干預(yù)措施，因?yàn)樗鼈儗⒁龑?dǎo)我們了解導(dǎo)致疾病的特定遺傳特征。在未來(lái)，我設(shè)想我們將能夠提出更為精確的問(wèn)題在精神疾病的背景下出了問(wèn)題?！?/p>
“在很短的時(shí)間內(nèi)，我們已經(jīng)獲得了關(guān)于人類大腦中許多不同細(xì)胞類型的大量知識(shí)，”共同作者Aviv Regev提到，此外，他是核心研究所成員和Broad研究所主席，此外擔(dān)任Human Cell Atlas合資公司的聯(lián)合主席?！斑@些知識(shí)為我們創(chuàng)造這個(gè)極其復(fù)雜的器官模型奠定了基礎(chǔ)。克服重復(fù)性問(wèn)題打開(kāi)了以幾年前人們認(rèn)為不可能的方式研究人類大腦的大門。”