多功能幹細胞第一次培育微型人類大腦

  目前,科學家在實驗室裡培育出微型“人類大腦”,它包含著皮質層部分,海馬體以及視網膜,是首次使用干細胞培育而成。這個3D結構將有助於研究人員詳細地研究人類大腦早期發育階段。

  奧地利分子生物學會(IMB)約根-克諾布裡奇(Juergen Knoblich)說:“由於人類大腦不同於多數動物的大腦結構,研究動物大腦如何發育,僅能提供對人類大腦的大致理解。”

大腦示意圖

  為了培育微型大腦,克諾布裡奇和同事引入多功能幹細胞(iPS),這種成年細胞能夠再編程表現類似胚胎干細胞的行為,對於大腦發育提供必不可少的混合營養。首先,干細胞與神經外胚層組織區分開來,該細胞層將最終成為胚胎神經系統,該組織懸浮在凝膠腳手架上有助於3D結構的發育。

  不足1個月的時間,這種干細胞能夠生長成為類似大腦的“類器官”,直徑3-4毫米,所包含的結構類似於大腦多數區域。例如:所有類器官都包含著皮質部分,類器官中大約70%包含著脈絡簇,它能夠產生脊髓液,同時10%包含著視網膜組織。

  研究小組成員瑪德琳-蘭卡斯特(Madeline Lancaster)說:“如果人們提供正確的營養物質,那麼它將具有令人驚異的自培育功能。”

  然而,一個大腦區域並非完全表現為小腦,該部分大腦可以處理運動技能和語言,以及其它功能,這並不令人感到驚奇,因為該區域的發育要晚於其它大腦部分。使用成像技術,研究人員能夠探測到神經活動。

小腦解剖圖

  這項實驗能夠以新視角洞察大腦發展過程中出現的問題,例如:進一步理解為什麼胚胎大腦有時未達到完全發育尺寸,這種狀況叫做頭小畸型,研究人員使用多功能幹細胞培育出類器官源自人們的大腦狀況。





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