科技日?qǐng)?bào)記者?劉霞

美國(guó)哈佛大學(xué)科學(xué)家將來自5個(gè)捐贈(zèng)者的干細(xì)胞，浸泡在一種精確配制的混合溶液中，培育出首個(gè)包含多人細(xì)胞的3D大腦模型。這些大腦類器官有助揭示人腦發(fā)育和藥物反應(yīng)的個(gè)體差異。相關(guān)研究論文發(fā)表于26日的《自然》雜志。

大腦類器官生長(zhǎng)一個(gè)月后，寬度超過一毫米。
圖片來源：《自然》網(wǎng)站

由于大腦類器官生長(zhǎng)特別緩慢，研究人員一直在尋找更好的制造方法，其中一種是利用來自多個(gè)供體的細(xì)胞，組合成一個(gè)單一的類器官。多供體細(xì)胞簇或許更容易處理，也可以讓科學(xué)家在一個(gè)模型中發(fā)現(xiàn)廣泛的人類遺傳學(xué)多樣性。但由于初始干細(xì)胞的生長(zhǎng)速度不同，生長(zhǎng)速度快的細(xì)胞系可能會(huì)控制整個(gè)系統(tǒng)。

在最新研究中，哈佛大學(xué)的葆拉·阿洛塔等人解決了這一難題。她解釋說，訣竅是首先制作一組單一供體類器官。隨著這些細(xì)胞不斷成熟，所有類器官中的細(xì)胞都具有相似的生長(zhǎng)速度。然后，她們將這些結(jié)構(gòu)均勻混合在一起，培育出復(fù)合類器官。生長(zhǎng)3個(gè)月后，這些嵌合體膨脹到約3—5毫米，并且包含的細(xì)胞類型與胎兒皮層組織中的細(xì)胞類型相同。

阿洛塔表示，此前已有團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)出包含多個(gè)捐贈(zèng)人腦細(xì)胞的2D薄片，但她們培養(yǎng)出了足夠強(qiáng)大的3D大腦系統(tǒng)。這些嵌合體能幫助科學(xué)家弄清楚藥物是否會(huì)對(duì)不同人產(chǎn)生不同影響。

在實(shí)驗(yàn)中，研究人員用神經(jīng)毒性藥物對(duì)這些多供體類器官進(jìn)行測(cè)試。她們減少了一個(gè)供體細(xì)胞系的細(xì)胞數(shù)量。結(jié)果顯示，當(dāng)與抗癲癇藥物丙戊酸結(jié)合時(shí)，來自該供體的細(xì)胞生長(zhǎng)得更快。

阿洛塔強(qiáng)調(diào)，目前她們培養(yǎng)的嵌合體雖然只結(jié)合了5位捐贈(zèng)者的干細(xì)胞，未來有望結(jié)合數(shù)百人的細(xì)胞。屆時(shí)，她們或許能在測(cè)試新療法前，使用此類嵌合體預(yù)測(cè)個(gè)體對(duì)新療法的反應(yīng)。

荷蘭類器官研究公司HUB Organoids的首席執(zhí)行官羅伯特·弗里斯提醒說，科學(xué)家仍需開展后續(xù)工作，以確保嵌合模型中觀察到的效果都由給定細(xì)胞系產(chǎn)生，而非由細(xì)胞之間的相互作用導(dǎo)致。

總編輯圈點(diǎn)：

利用干細(xì)胞和特殊營(yíng)養(yǎng)液培育大腦模型，聽起來是不是有點(diǎn)科幻？其實(shí)在科研領(lǐng)域，這已成為現(xiàn)實(shí)?？茖W(xué)家正在利用這種干細(xì)胞技術(shù)加深對(duì)腦科學(xué)的研究。例如，探索大腦的發(fā)育機(jī)制，預(yù)測(cè)人腦對(duì)新藥物和新療法的反應(yīng)等等。此次研究應(yīng)用多人干細(xì)胞培育大腦類器官，可以用于測(cè)試不同人對(duì)同一藥物的不同反應(yīng)。這也為將來培育更復(fù)雜大腦類器官嵌合體，進(jìn)行更深入的藥物反應(yīng)測(cè)試奠定了基礎(chǔ)。