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科学家也许不久便可在实验室中造出“类大脑”

2018-11-2 8:51:05来源:新浪科技作者:叶子责编:阿迷评论:

据国外媒体报道,一项最新研究显示,科学家也许不久便可在实验室中培育出“人脑”了。美国塔夫茨大学的科学家们近日首次用人体细胞成功培育出了一枚3D大脑模型,可帮助他们更好地研究脑部异常活动。

研究人员试图培养脑组织已有多年时间,但此次运用的新技术不同于以往,使用了功能性中性组织来培养“类大脑”。研究人员称,未来他们可以用帕金森和阿尔茨海默症患者的细胞培育类大脑,以此观察大脑对特定疗法的反应。

该研究团队研发了一种针对中枢神经系统的三维人体器官培育模型,能够模拟大脑的结构与功能特征,还能表现出神经活动,可持续数月之久。

科学家可以向这个由丝蛋白和胶原蛋白构成的3D模型中填入阿尔茨海默症、帕金森综合征或其它疾病患者的细胞。该组织模型可帮助科学家更好地探索细胞间的相互作用、病程进展、以及对各种疗法的反应。

该3D脑组织模型攻克了此前模型面临的一大挑战,即缺少可用的人类神经细胞。因为很少有人会从健康人大脑中提取神经组织,通常只有对因病去世的患者进行尸检时,才能得到其神经细胞。而此次研究人员研发的新模型使用的并非神经细胞,而是人体诱导性多功能干细胞(iPSCs)。这种干细胞来源广泛,从患者皮肤中就可轻松提取。

要创造诱导性多功能干细胞,需要逆转细胞发育的“时钟”,使其倒回到类似胚胎时期的前体状态。这就意味着,它们可以重新发育成任何类型的细胞,包括神经元细胞。

“我们找到了促使诱导性多功能干细胞分化成多种亚类型神经细胞的正确条件,比如为神经网络提供支持的星形胶质细胞等等。”工程学教授戴维·卡普兰博士(David L。Kaplan)介绍道,“丝蛋白-胶原蛋白构成的骨架为培育细胞提供了适宜的环境,培育出的细胞拥有与原生神经组织相同的基因标志和电信号。”

该3D模型中的细胞种类比真实神经组织完整得多。“无论我们用的细胞来自健康人、还是阿尔茨海默症或帕金森综合征患者,3D组织模型中的神经网络都能持续、稳定地生长。”塔夫茨大学萨克勒生物医学研究生院博士毕业生威廉·坎特雷(William Cantley)指出,“这为我们提供了一个稳定的平台,帮助我们研究不同的疾病状况,还能让我们观察细胞的长期变化。”

接下来,研究人员希望利用先进成像技术,并加入其它细胞类型,使该3D组织模型发挥更大的作用。这将会创造出更加完整的大脑环境模型,更好地模拟信号发送、学习、适应、退化等脑活动中涉及的复杂相互作用。

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关键词:大脑神经

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