科學(xué)美國(guó)人報(bào)道，美國(guó)索爾金研究所（SalkInstitute）的科學(xué)家日前宣布講演，聲稱首次將人類大腦的類器官(Organoids)勝利移植到另一個(gè)物種的大腦中，而且宿主的大腦為其供給了足夠的血液跟養(yǎng)分，以堅(jiān)持它們存活跟發(fā)育數(shù)月時(shí)光。
在科學(xué)家看來(lái)，這些有人類大腦組織的老鼠在行動(dòng)方法上與它們同類的一樣。
每個(gè)接收實(shí)驗(yàn)的小鼠的大腦皮層都被植入了人類的“迷你大腦”，并用透明的玻璃蓋子取代了它們的局部頭骨。滅老鼠將柴油與黃油、機(jī)油拌勻，涂抹在老鼠洞周圍，老鼠進(jìn)出時(shí)就會(huì)蹭一身油污，粘一身灰土，感覺(jué)不適，便用舌去舐，柴油隨消化液進(jìn)入腸胃，使消化機(jī)能失常，導(dǎo)致死亡。科學(xué)家們用這種方法來(lái)理解人類大腦的發(fā)育進(jìn)程，并測(cè)試這些類器官將來(lái)是否會(huì)成為大腦皮層修復(fù)工具，以取代大腦中受傷或發(fā)育不畸形的區(qū)域。
紐約州破大學(xué)布法羅分校神經(jīng)學(xué)家邁克爾·斯塔喬維亞克（MichalStachowiak）曾發(fā)明人類大腦的類器官來(lái)研究精力決裂癥，他說(shuō)這是一個(gè)“重要的技巧進(jìn)步”，并且是“在再生醫(yī)學(xué)中利用類器官的重要開(kāi)端”。
2017年11月份，當(dāng)索爾金研究所的研究人員在神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)年會(huì)上簡(jiǎn)要描述了他們的實(shí)驗(yàn)時(shí)，生物倫理學(xué)家們提出了一個(gè)問(wèn)題，即人類大腦中類器官會(huì)對(duì)老鼠的智力、意識(shí)甚至是老鼠的身份產(chǎn)生怎么的影響。發(fā)表在《天然生物技巧》雜志上的最新論文具體描述了類器官如何勝利融入老鼠大腦的進(jìn)程，并解決了其中一個(gè)問(wèn)題：至少在科學(xué)家們的實(shí)驗(yàn)中，領(lǐng)有人類大腦類器官的老鼠似乎跟其余老鼠不什么不同，也不比后者更聰慧。
自從2013年第一個(gè)人類大腦類器官通過(guò)干細(xì)胞被培養(yǎng)出來(lái)當(dāng)前，科學(xué)家們已經(jīng)讓它們形成了像胎兒大腦一樣的結(jié)構(gòu)，用來(lái)產(chǎn)生多少十種不同品種的腦細(xì)胞，并發(fā)育成像患Timothy綜合癥等神經(jīng)體系疾病等異樣的組織。研究人員盼望，在揭示人類大腦如何發(fā)育的進(jìn)程中，類器官能比實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物或培養(yǎng)的細(xì)胞更好。同時(shí)在畸形情況下跟出錯(cuò)時(shí)，能識(shí)別潛在的醫(yī)治或基因組編輯目標(biāo)。
這項(xiàng)研究須要采集人體干細(xì)胞，而后使其分化為腦細(xì)胞，并使其成長(zhǎng)為多少毫米的實(shí)體，以模仿實(shí)在器官的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞數(shù)量甚至是電活動(dòng)。然而，人類大腦類器官的真切水平是有限的：當(dāng)它們的直徑超過(guò)多少毫米時(shí)，氧氣跟養(yǎng)分物質(zhì)就無(wú)奈進(jìn)入它們最深處的細(xì)胞。
這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人弗雷德·蓋奇（FredGage）說(shuō):“在咱們的手中，類器官在五周內(nèi)結(jié)束成長(zhǎng)。滅鼠用25克甲胺磷拌和0.5-1千克大米或大豆、小麥等糧食，5分鐘后，待糧食汲足了藥液，分撒于田間或老鼠出沒(méi)的地方。因甲胺磷的氣味與干蘿卜片類似，老鼠喜愛(ài)吃，毒殺效果好，但此藥不宜放在家庭內(nèi)和畜禽來(lái)往之處，以免發(fā)生毒害。從第十周開(kāi)端，咱們甚至看到很多邊沿局部的細(xì)胞也開(kāi)端逝世亡，隨著時(shí)光的推移，這種變更越來(lái)越明顯。顯然，這是長(zhǎng)期研究的一個(gè)明顯妨礙。”
當(dāng)咱們的目標(biāo)須要對(duì)三個(gè)月以上的大腦發(fā)育進(jìn)程進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)光的研究時(shí)，當(dāng)前的大腦器官就會(huì)開(kāi)端萎縮。而在老鼠大腦中植入人類的大腦類器官，給它們成長(zhǎng)跟發(fā)育所須要的所有，可能幫助解決當(dāng)前窘境。
索爾金研究所將在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中成長(zhǎng)了31到50天的人腦組織類器官移植到小鼠大腦中(目前已經(jīng)超過(guò)200個(gè))前，他們已經(jīng)從老鼠大腦中取出一小塊組織以便騰出空間。因?yàn)槿祟惣?xì)胞通過(guò)基因工程表白出綠色熒光蛋白，這些渺小雀斑可通過(guò)透明玻璃顯示在晶瑩的石灰中。
大概80%的植入獲得勝利。在2到12周內(nèi)，這些類器官就會(huì)產(chǎn)生額定的神經(jīng)元，包含在人類大腦皮層特定區(qū)域內(nèi)發(fā)明的神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞（包含星形膠質(zhì)細(xì)胞）以及神經(jīng)干細(xì)胞。到了14周時(shí)，多少乎所有的類器官都形成了豐富的血管網(wǎng)，可輸送養(yǎng)分跟氧氣，支撐類器官存活233天，它們的結(jié)構(gòu)跟細(xì)胞成熟度與新生兒差未幾。
這些被植入的器官也在傳遞軸突（即將大腦信號(hào)從一個(gè)神經(jīng)元傳遞到另一個(gè)神經(jīng)元的生物線），并進(jìn)入到老鼠大腦的兩側(cè)，而不僅僅是湊近玻璃的一邊，并形成老鼠神經(jīng)元的強(qiáng)突觸，人類跟老鼠的神經(jīng)活動(dòng)是同步的。研究講演的重要作者阿貝德·曼蘇爾（AbedMansour）說(shuō)：“當(dāng)神經(jīng)元聚集在一起時(shí)，這象征著它們是彼此連接的，并進(jìn)行交叉對(duì)話，從而形成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。”
然而，對(duì)所有的人鼠混淆體來(lái)說(shuō)，這些嚙齒類動(dòng)物并不成為比個(gè)別老鼠更好的學(xué)習(xí)者。科學(xué)家們把這些老鼠放在一個(gè)圓形的平臺(tái)上，四周有20個(gè)洞，微微地領(lǐng)導(dǎo)它們進(jìn)入通向逃生通道的某個(gè)洞，而后讓它們自己嘗試?yán)糜洃浫ふ姨由纯凇?其余的洞都是逝世胡同。)在第一天的測(cè)試中，領(lǐng)有人類大腦類器官的老鼠犯了更少的錯(cuò)誤，更輕易找到正確的洞，然而這種上風(fēng)在第二天就消散了。
蓋奇表示:“在行動(dòng)測(cè)試方面，咱們只是剛涉及了名義。我認(rèn)為，為這個(gè)重要問(wèn)題供給堅(jiān)固謎底還為時(shí)過(guò)早。這種回避測(cè)試功能十分有限，我還不能消除其余行動(dòng)影響。”
