人類干細胞培育出3D微型大腦 有助於理解大腦發育

據最新一期美國《細胞》雜志報道，美國科學家借助人類干細胞培育出一個3D“微型大腦”，並發現其在結構和功能上比目前廣泛使用的2D模型更為接近真正的大腦。新模型將有助於科學家更好地理解大腦發育，以及阿爾茨海默氏症或精神分裂症等神經系統疾病。

美國索爾克研究所基因分析實驗室主任約瑟夫·埃克教授說，將人腦細胞培育為微型3D器官是一項重大的突破。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。

多年來，細胞生物學家通過化學方法促使胚胎干細胞在培養皿中發育（分化）成各種類型的腦細胞。研究人員可從這些單層細胞中收集大量信息，但局限於這些真實的腦組織是2D的。2013年，歐洲研究人員開發出一種新方法，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。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。

索爾克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時間線進行發育。

為創建用於分析的類器官，研究團隊使用H9人胚胎細胞系，加入合適的化學物質，誘導這些細胞沿著一條神經發育通路生長60天。然后，他們分析了類器官的表觀遺傳學特征。細胞的表觀基因，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和精神分裂等疾病相關。

研究人員表示，之前從沒有人做過腦組織體的表觀基因組測序。此類評估對於理解大腦發育，特別是最終利用這些組織開發神經系統疾病治療方法尤為重要。（記者 馮衛東）