研究人員已將人類神經(jīng)元移植到大鼠大腦中，這一開創(chuàng)性的工作意味著科學(xué)家們現(xiàn)在可以模擬精神疾病患者的腦細(xì)胞在活體大腦中的致病機(jī)制，并有望實(shí)時(shí)評估藥物的影響，從而為癲癇、精神分裂癥和自閉癥等疾病研究提供新線索。

由斯坦福大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)最新成果10月12日發(fā)表在《自然》（Nature）雜志上。通過將人類干細(xì)胞培育的神經(jīng)組織植入大鼠大腦中，研究人員相當(dāng)于建立了一個(gè)神經(jīng)類器官動物模型平臺，可用于模擬人類大腦的發(fā)育和疾病機(jī)制。

【資料圖】

此前該領(lǐng)域的研究人員已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室建立起體外研究平臺，但是實(shí)驗(yàn)室中生長的腦組織與大腦中的神經(jīng)元表現(xiàn)不同，一部分原因是類器官缺乏生長發(fā)育的體內(nèi)環(huán)境，比如無法從活體血液中得到營養(yǎng)，也沒有連接到活體的大腦回路中。

為了克服這些問題，斯坦福大學(xué)的精神病學(xué)教授Sergiu Pasca和他的同事在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)了人腦類器官，直到這些類器官長出了50萬至100萬個(gè)神經(jīng)元后，將它移植到新生大鼠大腦中的體感皮層區(qū)域，該區(qū)域可以控制大鼠胡須運(yùn)動等觸覺。5個(gè)月后，核磁共振掃描顯示，類腦組織已經(jīng)發(fā)育了六至八倍。

研究人員寫道：“這個(gè)體內(nèi)平臺是補(bǔ)充人類大腦發(fā)育和疾病體外研究的強(qiáng)大資源。我們預(yù)計(jì)，借助這一平臺，我們有望在患者來源的細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)新的電路級表型，并測試新的治療策略。”

精神疾病給社會造成巨大的負(fù)擔(dān)，長期以來，科學(xué)家一直致力于建立一個(gè)完備的模型來研究這些疾病，而人體細(xì)胞與動物模型的結(jié)合為精神疾病機(jī)制的研究開辟了新的途徑。

上海科技大學(xué)研究員向陽飛自2013年起就在耶魯大學(xué)開展神經(jīng)分化及類腦器官技術(shù)的研究，他告訴第一財(cái)經(jīng)記者：“類腦器官植入動物模型的工作近幾年才開始取得進(jìn)展，這項(xiàng)最新的工作有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，一是移植的階段比較早期，能使類腦器官融入進(jìn)宿主腦環(huán)路的發(fā)育；二是基于移植體系的疾病建模，可以展現(xiàn)體外培養(yǎng)無法顯示的疾病表型；三是移植后的類器官組織顯示出參與腦環(huán)路功能的潛力。”

向陽飛表示，目前對于類器官的研究仍然處于早期階段，還面臨諸多技術(shù)和倫理方面的挑戰(zhàn)。從技術(shù)層面來看，目前移植的類腦器官，體內(nèi)分化時(shí)皮層結(jié)構(gòu)尚不明確，缺乏完整的細(xì)胞組分，例如中間神經(jīng)元等；此外類腦器官如何參與體內(nèi)腦環(huán)路發(fā)育也仍然需要進(jìn)一步鑒定和優(yōu)化；而現(xiàn)有的技術(shù)體系如何應(yīng)用于規(guī)模化的發(fā)育和疾病模擬也面臨成本高、操作復(fù)雜等問題。

從倫理的層面來看，向陽飛告訴第一財(cái)經(jīng)記者：“雖然倫理問題不是現(xiàn)階段所需要擔(dān)心的，但隨著技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)領(lǐng)域工作的推進(jìn)，倫理將不可避免地被討論。”

為這項(xiàng)最新研究提供建議的斯坦福大學(xué)法律與生物科學(xué)中心主任漢克·格里利（Hank Greely）教授表示：“類器官研究引發(fā)了許多倫理問題。未來需要考慮的問題包括，如果類器官有某種意識并且由于移植而受累怎么辦？或者如果移植的動物具有部分的人類特征怎么辦？”

這項(xiàng)研究也有望令復(fù)雜而難以突破的精神疾病藥物研發(fā)受益，但臨床專家表示，動物模型要真正用于臨床可能還需要一個(gè)相當(dāng)漫長的過程。

上海市精神衛(wèi)生中心主任醫(yī)師謝斌對第一財(cái)經(jīng)記者表示：“癲癇、帕金森這類機(jī)制較為明確的神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療有望最先獲益，而精神疾病由于病因和機(jī)制都較為復(fù)雜，基于癥狀群的診斷標(biāo)簽本身還存在異質(zhì)性，未來可能需要更高級別的動物模型設(shè)計(jì)。”

標(biāo)簽： 神經(jīng)系統(tǒng)