人脑类器官细胞首次被植入幼年大鼠大脑

周三，一项发表于《自然》杂志的研究显示，科学家们将人脑类器官细胞移植到初生大鼠的大脑内，细胞在生长过程中建立起神经连接，与大鼠的大脑“融为一体”。该研究致力于了解人类大脑发育的机制，以及导致这一复杂器官病变的原理，而这些问题长期以来都是难解的谜团。

首次植入幼年大鼠

“许多诸如自闭症和精神分裂症的疾病可能是人类特有的，但我们难以直接获得人类大脑进行研究。”该项研究的负责人、斯坦福大学精神病学教授塞尔吉·帕斯卡博士表示，现在无需从人脑中直接提取组织，“有望成为解决问题的途径”。

这项研究基于之前创造大脑类器官的成果。科学家将人类皮肤细胞转化为干细胞（人类诱导多能干细胞，hiPSC），接着将它们诱导成为几种类型的脑细胞。这些细胞可繁殖成类似大脑皮层的类器官，而大脑皮层是人类大脑的最外层，在记忆、思考、学习、推理和情感等方面起着关键作用。

科学家将类脑器官细胞移植到2至3天大的幼鼠脑内。随着时间推移，这些类脑器官的神经元与大鼠大脑的神经元回路形成联系。而以往在培养皿中发育的类脑器官细胞难以像正常人脑那样建立起神经连接。

人类的神经元以前也曾被移植到啮齿动物体内，然而一般都是成年小鼠。帕斯卡指出，这是第一次将这些类器官细胞植入新生期大鼠的大脑，并且证明了植入的人类神经元能够影响动物的行为。

有助研究脑部疾病

实验中，研究人员将两种类型的类脑器官细胞移植到大鼠大脑的两侧：一个由健康人类的细胞生成，另一个由蒂莫西综合症患者的细胞生成。蒂莫西综合症是一种罕见的遗传疾病，具有自闭症和癫痫的部分病状，全球确诊患者不到100人。

5至6个月后，他们发现疾病对大鼠神经元活动造成影响：两侧神经元的电活动存在差异，蒂莫西综合症患者“贡献”的类脑细胞神经元要小得多，并且没有延伸性生长以接收附近神经元的信号输入。

研究人员认为，他们可以用自闭症或精神分裂症等疾病患者细胞生成的类脑器官做同样的实验，并有可能了解这些疾病如何影响大脑。

耶鲁大学的弗洛拉·瓦卡里诺博士曾用自闭症患者的DNA培育出含有大脑皮层的组织。他认为，帕斯卡团队的研究推动了该领域的研究发展。“这些细胞能在大鼠脑内生长发育，就此而言，他们所做的事情令人印象深刻。”

可能存在伦理争议

然而，在动物身上进行类似实验引起伦理方面的关注。

“从道德上讲，可能存在有关动物保护的担忧，因此需要始终权衡利弊。”英国剑桥大学医学研究委员会分子生物学实验室的小组负责人马德林·兰开斯特说。不过，她表示对帕斯卡团队的研究不会过分担忧，因为移植规模很小，而且缺乏完整组织。

帕斯卡及其团队也认识到这些问题。在准备实验的过程中，研究人员与伦理学家就动物保护进行了广泛讨论。帕斯卡说，实验过程中，老鼠没有表现出焦虑的迹象，也没有证据表明它们遭受疼痛或癫痫发作。但他认为，这种实验不应该在灵长类动物身上尝试。相关专家也指出，大鼠的大脑器官在未来获得类似人类意识的可能性也极低。

帕斯卡还谈到，类脑器官也可用于测试神经精神疾病的新疗法，这类疾病也是全球第一大致残原因。但相关研究进展有限，因为探索人脑异常艰难。“神经科学中有许多问题需要解决，这可能会持续多年。”帕斯卡说，“理解精神疾病的挑战是巨大的。”

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