皮肤培育“迷你大脑” 复制人脑更近一步?
2017-08-21
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人之所以为人,而区别于其它动物,是因为人有着无限的创造力和精密的思维,人类的一切都是拜大脑所赐。随着科技的发展,人体受损的组织有一天可能全部都用机械或其他材料来制造和替代,只要还有一个大脑,人就能继续带着自己的思维意识和记忆“永生”下去。而这一切美好的畅想都需建立在“大脑”不死的基础上。如果大脑受损,是否也能运用某种技术复制呢?

今年7月,“脑迷”Philip Ball在伦敦大学研究人员的帮助下,拥有了自己的“迷你大脑”。研究人员提取了他的皮肤细胞,利用细胞核重编程技术,诱导其转化为干细胞,然后发育为大脑组织。就像尚在胎儿时期的神经元一样,转化后的皮肤细胞重组,形成类似于大脑结构的组织,其中包括一些大脑才具备的特征——皱褶和肠曲。

首例迷你脑是由澳大利亚科学院的Madeline Lancaster人工培育的,她发现营养凝胶中培育的干细胞可以形成一小团有组织、有功能的球状脑组织。不久之后,世界各地的实验室用各种各样的方法,纷纷培育出了多个名副其实的“迷你大脑”。美国约翰霍普金斯大学的Thomas Hartung及其团队也曾用干细胞培育出了“迷你大脑”。历经两个月的时间,干细胞演变成了支持细胞和各种各样的神经元。它们很快就联结在了一起,开始相互“沟通”。

Philip的迷你脑,因为缺乏血液和氧气供应,只能长成豌豆大小。尽管其中的细胞们已经能够相互传递信号,但令人失望的是,这些迷你大脑缺少血管和一层层的组织。虽然有神经元,但往往缺乏构成大脑白质的神经胶质细胞,与真正的大脑相去甚远。而且,迷你脑的质量不均,彼此之间差异巨大。这意味着就算采用相同的制造流程和起始材料,也很难得到完全一致的类器官。这使得很难开展控制变量实验。

近日,耶鲁干细胞中心的研究团队尝试用人体多功能干细胞分别培育出大脑皮层和内侧神经层隆起的类器官结构。接着,研究人员将两种类器官紧挨彼此进行培养。几周后,类器官开始两两融合。融合后的类器官神经元网络就像正常大脑一样,含有兴奋神经元、抑制神经元和支持细胞,并且较之此前的迷你大脑,发育得更加稳定。

那么,我们是否离成功复制大脑更近一步了呢?伦敦大学的神经科学家们发现,每个人的大脑或许都有那么一点不同。虽然我们的一些行为可以和脑部不同区域的特征相联系,但大脑的结构本身取决于经验。譬如,与不常开车的人相比,出租车司机的海马体要大得多,这表明他们在记忆、导航等方面的训练影响了大脑结构。每个人的大脑或许都有那么一点不同,这使得复制大脑变得极其复杂,甚至难以实现。

尽管如此,迷你脑仍在科研和医疗领域具有广阔前景。伦敦大学的研究人员将通过培育迷你脑来进行神经退行性疾病,比如阿尔茨海默病。研究人员通过从有遗传性痴呆风险的人群那里提取细胞并“造脑”,可以探究基因中导致患病的罪魁祸首,寻找解决办法。

(环球医学编辑:石 岩)

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