人類幹細胞培養大腦 幫助理解神經疾病成因

文／生醫觀點江盛之

根據《細胞》雜誌報導,美國科學家借助人類幹細胞培育出一個3D「迷你大腦」,他們發現其在結構和功能上與目前廣泛使用的2D模型更為接近真實的人類大腦。新模型將有助於科學家更好地理解大腦發育,以及阿茲海默症或精神分裂癥等神經系統疾病。

2013年，歐洲研究人員開發出了一種新方法，可在3D凝膠中生長胚胎腦細胞，並分化成類似真實大腦的多層腦細胞。這些3D模型稱為腦組織（CO），根據Salk基因組分析實驗室主任Joseph Ecker的說法，“能夠將人腦細胞作為微型3D器官生長是一個真正的突破。”，然而，這些實驗室培養的被稱為類器官的迷你大腦與真實大腦之間在功能上的差異並不明確。

直到和這份最近在「細胞」雜誌上發表的研究報告之前，沒有人知道這些CO模仿真正的大腦是多麼的準確。美國索爾克研究所基因分析實驗室主任Ecker教授說,有了在結構上最為接近實際大腦的模型,科學家就能通過觀察其遺傳和表觀遺傳特征來尋求其最為接近實際大腦的功能。Salk 研究所對大腦發育早期階段的類器官與相同階段的真實大腦組織進行了比較。研究人員發現,在細胞獲得的分化度上,類器官要比二維模型更為接近真實大腦,也就是類器官沿著非常類似於真實大腦的早期發育步驟進行發展。

為了分析這些3D 大腦的逼真程度，Ecker 的團隊使用H9人類胚胎細胞系，加入合適的化學物質，並且誘導這些細胞癌著一條神經發育通路 60 天。然後並將其與類似發育階段的人類大腦相比較，比較其表觀遺傳特徵。而細胞的表觀基因，由於受飲食或壓力等環境因素影響，已越來越多地被認為與發育、精神分裂、阿茲海默症等神經系統疾病相關。

Salk的研究人員表示：“以前從沒有人對腦組織進行表觀遺傳學測序。 嗯這種評估對於理解大腦發育非常重要，特別對最終將這些組織用於開發神經系統療方法尤為重要。」隨著模型更接近真正的大腦，科學家將更有能力研究大腦發育及其在神經系統疾病如阿茲海默或精神分裂症的出現中的作用，也許未來更有機會找到徹底的治療方案。

資料來源

A Brain in a Dish: 3D Mini-Brains Prove to Be Remarkably Accurate

Stem cell 'mini-brain' very similar to real brain, study finds

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