據(jù)2月22日發(fā)表在《自然·神經(jīng)科學(xué)》上的新研究，美國加州大學(xué)洛杉磯分校和斯坦福大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)，3D人類干細(xì)胞來源的類器官可以與人類大腦發(fā)育極為相似的方式成熟。

研究人員對在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中生長長達(dá)20個(gè)月的類器官進(jìn)行了廣泛的遺傳分析后發(fā)現(xiàn)，這些3D類器官遵循一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘，該時(shí)鐘與人類發(fā)育的時(shí)間線同步地指導(dǎo)其成熟。這表明類器官能夠發(fā)展到超過“胎兒”階段。

加州大學(xué)洛杉磯分校醫(yī)學(xué)教授丹尼爾·蓋斯奇文德稱，這將成為該領(lǐng)域的重要推動(dòng)力。這些類器官可以成熟并復(fù)制人類正常發(fā)育的許多方面，將使其成為在培養(yǎng)皿中研究人類疾病的良好模型。

人腦類器官是使用誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(也稱為iPS細(xì)胞)創(chuàng)建的，該干細(xì)胞源自已被重新編程回胚胎干細(xì)胞樣狀態(tài)的皮膚或血細(xì)胞，從而使科學(xué)家能夠創(chuàng)建任何細(xì)胞類型。

這些iPS細(xì)胞被暴露于一種特殊的化學(xué)混合物中，這些化學(xué)混合物會(huì)影響它們以形成大腦某個(gè)區(qū)域的細(xì)胞。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和條件下，細(xì)胞會(huì)自我組織創(chuàng)建出3D結(jié)構(gòu)，從而忠實(shí)地復(fù)制人腦發(fā)育的多個(gè)方面。

近年來，研究人員一直在培養(yǎng)人腦類器官來研究人類神經(jīng)系統(tǒng)疾病和神經(jīng)發(fā)育疾病，例如癲癇、自閉癥和精神分裂癥。

人們普遍認(rèn)為組成這些類器官的細(xì)胞仍停留在與胎兒發(fā)育中所見細(xì)胞相似的發(fā)育狀態(tài)，從而阻礙了這些模型的實(shí)用性。但新研究表明，有可能使細(xì)胞生長到成熟狀態(tài)，從而使科學(xué)家能夠更好地研究精神分裂癥或癡呆癥等成人疾病。

蓋斯奇文德教授表示，這項(xiàng)工作是一個(gè)重要的里程碑，它顯示了人類大腦發(fā)育的哪些方面可以最高的保真度建模，哪些特定的基因在體外表現(xiàn)良好，何時(shí)最好地對其建模。同樣重要的是，它提供了基于無偏態(tài)基因組分析的框架，用以評估體外模型對體內(nèi)發(fā)育和功能的建模效果。(馮衛(wèi)東)