經濟、高效、快速！乾細胞技術構建人腦再下一城

受限於倫理問題和人腦的脆弱性，科學家們對人腦功能的研究一直很有限。近日，加州大學聖地亞哥醫學院的研究人員在最新一項研究中描述了一種快速、經濟高效的方法，可以直接在體外培育出人體腦器官！解決了以往以動物模型替代人腦器官進行研究的限制。

DOI：https://doi.org/10.1089/scd.2018.0112

體外人體器官是指由重新編程的乾細胞生產的器官的三維、小型化、簡化版本。近年來，這一技術的發展使得科學家能夠更真實、更詳細地研究生物功能、疾病以及研發相應的治療方法。

這一技術也被科學家用於對人體皮質器官的培育上。「大腦器官樣物質可以形成各種大腦區域。它們顯示出具有功能性和電刺激能力的神經元」加州大學聖迭戈醫學院兒科和細胞與分子醫學系教授、該研究的通訊作者Alysson Muotri博士說，「而且它們在基因表達水準上類似於人類皮層的發育。」

Muotri是這一領域的長官者之一，他利用「皿中大腦（brain-in-a-dish）」的方法提供了第一個直接的實驗證據，證明寨卡病毒可以導致嚴重的出生缺陷；他還將現有的HIV藥物重新用於一種罕見的遺傳性神經疾病，並創造了尼安德塔人化的「迷你大腦」。

圖為自閉症譜系障礙患者的人腦器官切片的假彩色影像（圖片來源：Alysson Muotri）

但是，人類大腦器官的產生既困難又耗時且昂貴，需要複雜的工具和專門知識來首先從皮膚細胞中產生能夠變成幾乎任何類型細胞的人類誘導多能乾細胞( iPSCs )，也被稱為成纖維細胞，然後指導這些iPSCs分化成各種相互關聯的細胞類型，包括像大腦這樣的器官。

在這篇新論文中，資深作者Muotri和他的同事描述了一種新的、快速有效且低成本的方法，可以將數上百個個體的體細胞直接重新編程為皮質器官。為了做到這一點，他們壓縮並優化了這個過程的幾個步驟，使體細胞被重新編程、擴展和刺激，最終幾乎同時形成皮層細胞。結果使一種皮質器官樣物質只需簡單的操作就能從體細胞中完全發育出來。

據Muotri介紹，這一技術的潛在用途非常廣泛，包括創建大型大腦器官庫，以及發現與一些未知意義的突變相關的人類神經系統疾病的因果遺傳變異（如自閉症譜系障礙等）。「如果我們想了解人類認知的可變性，這是第一步。」 Muotri說。

責編：浮蘇

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參考資料：1）Building a better brain-in-a-dish, faster and cheaper

2）Direct generation of human cortical organoids from primary cells

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