科技日報記者?劉霞
美國哈佛大學科學家將來自5個捐贈者的干細胞，浸泡在一種精確配制的混合溶液中，培育出首個包含多人細胞的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。
大腦類器官生長一個月后，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供體的細胞，組合成一個單一的類器官。多供體細胞簇或許更容易處理，也可以讓科學家在一個模型中發(fā)現(xiàn)廣泛的人類遺傳學多樣性。但由于初始干細胞的生長速度不同，生長速度快的細胞系可能會控制整個系統(tǒng)。
在最新研究中，哈佛大學的葆拉·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。隨著這些細胞不斷成熟，所有類器官中的細胞都具有相似的生長速度。然后，她們將這些結(jié)構(gòu)均勻混合在一起，培育出復合類器官。生長3個月后，這些嵌合體膨脹到約3—5毫米，并且包含的細胞類型與胎兒皮層組織中的細胞類型相同。
阿洛塔表示，此前已有團隊培養(yǎng)出包含多個捐贈人腦細胞的2D薄片，但她們培養(yǎng)出了足夠強大的3D大腦系統(tǒng)。這些嵌合體能幫助科學家弄清楚藥物是否會對不同人產(chǎn)生不同影響。
在實驗中，研究人員用神經(jīng)毒性藥物對這些多供體類器官進行測試。她們減少了一個供體細胞系的細胞數(shù)量。結(jié)果顯示，當與抗癲癇藥物丙戊酸結(jié)合時，來自該供體的細胞生長得更快。
阿洛塔強調(diào)，目前她們培養(yǎng)的嵌合體雖然只結(jié)合了5位捐贈者的干細胞，未來有望結(jié)合數(shù)百人的細胞。屆時，她們或許能在測試新療法前，使用此類嵌合體預測個體對新療法的反應(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胞系產(chǎn)生，而非由細胞之間的相互作用導致。
總編輯圈點：
利用干細胞和特殊營養(yǎng)液培育大腦模型，聽起來是不是有點科幻？其實在科研領(lǐng)域，這已成為現(xiàn)實?？茖W家正在利用這種干細胞技術(shù)加深對腦科學的研究。例如，探索大腦的發(fā)育機制，預測人腦對新藥物和新療法的反應(yīng)等等。此次研究應(yīng)用多人干細胞培育大腦類器官，可以用于測試不同人對同一藥物的不同反應(yīng)。這也為將來培育更復雜大腦類器官嵌合體，進行更深入的藥物反應(yīng)測試奠定了基礎(chǔ)。
