自首次亮相以來，所謂的類器官技術(shù)已經(jīng)徹底改變了研究者在實驗室中培養(yǎng)和研究人體組織的能力。但當(dāng)涉及到大腦時，此前的模型并不完全完整。美國凱斯西儲大學(xué)醫(yī)學(xué)院的一項新研究彌補了這個缺失的環(huán)節(jié)。在7月25日發(fā)表于Nature Methods雜志的文章中，研究人員展示了如何培養(yǎng)大腦“類器官”——一個培養(yǎng)皿中的微器官，它包含了人類大腦皮層中發(fā)現(xiàn)的所有主要細胞類型。
“我們已經(jīng)采取了類器官培養(yǎng)系統(tǒng)，并增加了中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的第三種主要細胞類型——少突膠質(zhì)細胞——現(xiàn)在更準(zhǔn)確地表達了人類大腦發(fā)育過程中發(fā)生的細胞間相互作用，”Paul Tesar博士、凱斯西儲大學(xué)醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)和基因組科學(xué)Donald 教授和Ruth Weber Goodman助理教授說。
少突膠質(zhì)細胞對健康的大腦至關(guān)重要。他們制造髓鞘（一種包裹和支持神經(jīng)細胞連接的脂肪物質(zhì)，就像電線周圍的絕緣體），沒有它，神經(jīng)細胞不能有效溝通，并會變壞。許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病是由髓鞘缺陷引起的，包括多發(fā)性硬化癥和罕見的兒科遺傳病。
“這是一個幫助了解人類發(fā)展和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的強大平臺。”Tesar說，“使用干細胞技術(shù)，我們可以在實驗室中產(chǎn)生幾乎無限量的人腦樣組織。我們的方法創(chuàng)建了一個‘迷你皮質(zhì)’，包含神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和現(xiàn)在產(chǎn)生髓鞘的少突膠質(zhì)細胞。這是開啟人類大腦發(fā)育階段的一個重要步驟。”Tesar和他的同事也展示，他們改進的類器官系統(tǒng)可以用來測試髓鞘增強藥物。該研究的第一作者Mayur Madhavan博士說“這些類器官提供了一種預(yù)測新髓鞘治療劑對人腦樣組織的安全性和有效性的方法。”研究小組用預(yù)先鑒定的藥物處理類器官，以增強小鼠的髓鞘生成。研究人員首次使用該模型來測試增強人類少突膠質(zhì)細胞和髓鞘生成的藥物。
研究小組還從佩梅?。ㄒ环N罕見的但致命的遺傳性髓鞘疾?。┗颊咧信囵B(yǎng)了類器官?！芭迕凡∈且环N復(fù)雜的疾病，許多不同的突變可能導(dǎo)致它的發(fā)生，同時我們?nèi)永щy。”共同第一作者Zachary Nevin博士說，“但是這些新的類器官允許我們直接研究腦樣組織?！睆娜齻€不同的佩梅病突變患者中培養(yǎng)的類器官顯示了各自的特性，這些靶點可以作為藥物治療的靶點。這一發(fā)現(xiàn)證實了該研究可作為一個多用途的平臺，以觀察和解剖人類髓鞘疾病和測試個性化治療。
Tesar說：“我們的方法能夠在實驗室里從任何病人身上體外培養(yǎng)人腦組織?！备鼜V泛地說，它可以準(zhǔn)確地概括人類神經(jīng)系統(tǒng)是如何建立的，并確定在某些神經(jīng)疾病中出了什么問題。
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