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人类的“迷你大脑”在老鼠身上安家

通过/ 2018年5月23日
放大后的血管。
血液供应:实验室培养的人类脑细胞团块(绿色)被植入老鼠大脑,最终形成血管(红色)。
编者按

以下会议报告讨论的结果发表于2018年4月16日自然生物技术1

从人类身上提取的脑细胞球被植入到老鼠的大脑中,可以吸收血管并与老鼠的神经元整合。这项工作代表了…领域的一次技术飞跃大脑瀑样它也被称为“迷你大脑”。这也引发了道德问题。

研究人员在今天的2017年神经科学学会年会在华盛顿特区

科学家可以从人类干细胞甚至皮肤中产生类器官。经过几周的培养,干细胞或皮肤细胞转化成类脑的神经元簇,星形胶质细胞和其他脑细胞。根据所使用的方法,可以形成细胞层组织与人类大脑中看到的类似。

类有机物比传统的细胞培养更现实。但是它们缺乏生物有机体的复杂性Abed曼苏尔他是加州拉霍亚索尔克研究所弗雷德·盖奇实验室的博士后研究员,他介绍了这项研究。“我们想在这些实验中做的是增加模型的生理相关性,”曼苏尔在演讲中说。

甚至在会议之前,研究结果的新闻提出了担忧关于创造这种“人性化”的老鼠。美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的指导方针不允许将人类干细胞直接植入老鼠大脑,但这些规定不适用于植入类器官。

然而,一些人认为这种担忧被夸大了。

“一些人已经将人类胚胎细胞注射到啮齿动物和猴子体内,”他说Alysson Muotri,San Diego大学儿科和海豚和分子医学副教授,圣地亚哥。“我认为这不是新的领土,因为作者并没有表明有机体具有任何复杂的脑波或动物改变了其行为。”

人鼠之间:

Mansour和他的同事从人干细胞产生有机体。当有机体直径增长约2毫米时,它们将它们植入小鼠的大脑中。

研究人员首先取出动物头骨的一小块,露出它们的大脑。然后,他们切除了老鼠大脑的一小块,为类器官腾出空间。他们将类器官植入动物体内,然后用一个透明的窗口关闭动物的头骨。所有的植入物都是针对大脑的一个半球。

14天后,研究人员检查了混合狗的大脑。这揭示了神经元和星形的混合支持细胞星形胶质细胞。8个月后,类器官中的神经元向植入的大脑半球发出被称为轴突的投射。

曼苏尔说:“我们很惊讶有多少轴突从植入体投射到宿主。”

研究人员使用一种叫做活性钙成像的方法来研究神经元是否形成功能连接。他们发现,植入的类器官的神经元与老鼠的神经元同步活动,表明这两组神经元相互交流。

研究小组还检查了植入的类器官是否接受血液供应。他们在血液中注入一种标记物,通过透明的窗口观察血管。脑成像显示血管中有血液流动。研究人员确定这些血管和里面的血液来自老鼠。

Muotri和其他人正在探索将类有机物与实验室培养皿中的血液供应连接起来的方法。Muotri说,这将允许他们用人类血液供应这些细胞,限制来自小鼠血液的任何混淆。“我们希望尽可能远离老鼠,”他说。这种方法还可以让他们同时研究数千种类有机物,这是筛选药物的必要条件。

除了提供了一种研究类器官的方法外,这项新研究还表明,小型大脑移植可以为某些疾病提供一种治疗选择。由于这些细胞与宿主自身的神经元形成了功能性连接,它们有可能取代受损的神经元或修复有缺陷的电路。

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引用:
  1. 曼苏尔嗜et al。生物科技Nat。》。36432 - 441 (2018)PubMed