在实验室中生长的“迷你大脑”类器官很像婴儿的大脑

加州大学洛杉矶分校和斯坦福大学的研究人员的一项新研究发现，三维人体干细胞衍生的“小大脑”类器官可以以一种与人类大脑发育惊人相似的方式成熟。

新研究发表在自然神经科学2月22日，加州大学洛杉矶分校的Daniel Geschwind博士和斯坦福大学的Sergiu Pasca博士对在实验室培养液中培养了20个月的类器官进行了广泛的基因分析。他们发现，这些3d类器官遵循一个内部时钟，引导它们与人类的时间轴同步成熟发展。

“这是新颖的——到目前为止，还没有人在这么长的时间内生长和表征这些类器官，也没有显示它们将重现人类大脑Geschwind，医学博士，加州大学洛杉矶分校David Geffen医学院人类遗传学杰出教授，加州大学洛杉矶分校Eli和Edythe Broad再生医学和干细胞研究中心成员，以及加州大学洛杉矶分校精准健康研究所的高级副院长、副校长和主任。

“这将是该领域的一个重要推动。我们已经证明了这些类器官可以成熟并复制正常人类发育的许多方面——这使它们成为一个很好的研究模型人类疾病在一个盘子里，”他说。

人脑类器官是通过诱导产生的多能干细胞，也被称为ip细胞，源自皮肤或血细胞这些细胞已经被重新编程回到类似胚胎干细胞的状态，允许科学家创造任何类型的细胞。

然后，这些“诱导多能性”细胞暴露在一种特殊的化学混合物中，这些化学混合物会影响它们，从而创造出大脑特定区域的细胞。随着时间的推移和适当的条件，这些细胞会自我组织，创造出三维结构，忠实地复制人类大脑发育的几个方面。

人类干细胞衍生的类器官有可能使医学实践发生革命性的变化，它使研究人员对复杂器官(包括大脑)的发育和对疾病的反应有了前所未有的了解。

几年来，研究人员一直在培育人类大脑类器官，以研究人类神经和神经发育障碍，如癫痫、自闭症和精神分裂症。

人们普遍认为，构成这些类器官的细胞仍然停留在一种类似于胎儿发育中的细胞的发育状态，因此这些模型的应用受到了阻碍。该研究表明，将这些细胞培养到成熟状态是可能的，这将使科学家更好地研究成人发病疾病，如精神分裂症或痴呆症。

Geschwind补充说:“人们对人类疾病的干细胞模型有着巨大的兴趣。”“这项工作代表了一个重要的里程碑，它展示了人类大脑发育的哪些方面是以最高的保真度建模的，哪些特定的基因在体外表现良好，以及什么时候建模最好。”同样重要的是，我们提供了一个基于不偏不倚的基因组分析的框架，用于评估体外模型对体内发育和功能的影响。”

作者还提供了一个名为GECO的工具，让研究人员可以浏览他们感兴趣的基因，以测量在体内和体外大脑之间的保真度。

“我们发现，这些3d大脑类器官遵循一个内部时钟，它在实验室环境中的进展与在活的有机体中发生的是平行的，”第一作者Aaron Gordon博士说，他是加州大学洛杉矶分校大卫·格芬医学院Geschwind实验室的博士后。“这是一个了不起的发现——我们发现，它们在培养后280天左右达到出生后成熟，然后才开始成熟。模型婴儿大脑的一些方面，包括已知的神经递质信号的生理变化。”

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