首个由 5 人细胞组成的“迷你大脑”展示了药物对我们的不同影响

一位科学家将其描述为“一次技术杰作”。 ”

使用来自多个捐赠者的细胞可以让您获得基因更加多样化的最终结果。

图片来源：vectorfusionart/Shutterstock.com

科学家们利用来自多个人的细胞培育出了 3D 大脑类器官，这在世界上尚属首次。这个复杂的系统被称为“嵌合体”，包含多达五个人的细胞；但未来的版本可能会将其数量增加到数百个，从而使科学家能够创建捕捉人类遗传多样性财富的模型。

类器官通常被称为器官的迷你版本，是为尽可能模仿 3D 器官而创建的细胞簇。此前，大脑类器官是从人类干细胞中培养出来的，最近的进展是从胎儿脑组织中培养出来的。过去，二维“细胞村”是使用来自 44 名不同人类捐赠者的细胞培养的。但迄今为止，将这些嵌合细胞簇转化为 3D 类器官已被证明是一项挑战。

类器官对研究如此有用的原因是，它们以一种通过观察培养皿中生长的平板细胞无法实现的方式模拟活器官内的所有复杂条件。甚至有人建议它们可以用来取代疫苗研究的动物测试。

当我们谈论大脑时，这一点变得更加清楚。正如阿帕娜·巴杜里 (Aparna Bhaduri) 在新研究的新闻与观点文章中所解释的那样，人类皮质（脑组织的最外层）与动物的皮质有很大不同，因此即使是我们最好的模型物种也无法真正帮助我们理解其细微差别.

使用多个人的供体细胞创建的嵌合体不仅具有类器官的所有优点，而且捕获了人类物种内存在的更多多样性。就大脑嵌合体而言，作者认为一个重要的用途可能是研究不同的人对特定药物的反应。

“这确实是一个很好的进步，”没有参与这项工作的罗伯特·弗里斯对《自然新闻》评论道。 Vries 领导着 HUB Organoids，这是一家总部位于乌得勒支的公司，从事类器官研究。

这项新研究背后的团队必须采取一种新颖的方法来培养类器官。像二维细胞村那样同时添加大量不同的供体干细胞在这里是行不通的——最终你会得到一种细胞系压倒其他细胞系的结果。相反，他们了解到关键是首先从每个干细胞系中创建单独的类器官，然后在某个生长阶段将它们分解并重新组合成嵌合体。

经过大约 3 个月的生长，嵌合体的大小达到了约 3-5 毫米（0.1 至 0.2 英寸），并且含有与发育中的胎儿大脑中存在的相同的细胞类型。

为了探索在嵌合体上测试药物的想法，研究小组使用了乙醇和丙戊酸，这两种物质都会对大脑发育产生负面影响。选择乙醇来模拟胎儿酒精综合症，不同儿童的表现截然不同。丙戊酸是一种用于治疗癫痫和双相情感障碍的药物，但由于其对发育中的大脑有影响，不建议在怀孕期间使用。

当嵌合体暴露于这两种药物时，研究人员发现来自不同捐赠者的细胞以不同的方式做出反应。现在需要进一步的工作来确保这些差异效应归因于细胞的不同基因组成，但其他一些科学家已经开始使用这些方法进行自己的实验。

“这是一项非常强大的技术，也是一种强大的方法，”生物学家托马斯·诺瓦科夫斯基（Tomasz Nowakowski）向《自然新闻》评论道，他当时并未加入研究小组，但现在正在测试他们的方法。 “这是一次技术杰作。 ”

与此同时，哈佛大学的资深作者保拉·阿洛塔 (Paola Arlotta) 解释了接下来的步骤：“如果有一天我们可以使用嵌合体作为化身来预测个体对新疗法的反应，然后再进行试验，结果会怎样？我喜欢想象那个未来。 ”

该研究发表在《自然》杂志上。