实验室培养的人类胚胎大脑和脊髓微型模型

新的类器官在实验室中培养了长达 40 天，它们模仿了 11 周大的人类胚胎的中枢神经系统。

科学家们首次在实验室中建立了人类中枢神经系统最早发育阶段的微型三维模型。

新模型是一种类器官——一种由活体组织制成的微型 3D 模型，旨在模仿人体器官的独特复杂性。这种微型器官旨在以比传统动物模型更准确的方式捕捉人类生物学，并具有药物发现和开发的潜在应用。例如，这些模型可以帮助研究人员更准确地预测研究管线中的哪些药物可以在人类身上取得成功，而不仅仅是在实验室培养皿和小鼠身上取得成功。

近年来，人们开发出了一系列类器官，从微小的跳动的心脏到微小的睾丸。此外，大脑类器官以前就已经培育出来，但新模型背后的科学家表示，这是第一次在实验室中模拟胚胎大脑和脊髓的所有三个部分。他们在周一（2 月 26 日）《自然》杂志上发表的一篇论文中描述了他们的发现。

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研究小组希望该模型可用于提高科学家对早期发育过程中出现的脑部疾病的理解。例如，这些可能包括小头畸形。

“该系统本身确实具有开创性，”该研究的共同高级作者、以色列魏茨曼科学研究所神经化学教授 Orly Reiner 在一份声明中表示。 “以前从未有过模仿这种结构和组织的模型，它为研究人类大脑发育，特别是发育性脑疾病提供了多种可能性。”

新模型是使用人类多能干细胞制作的，这意味着细胞有潜力成为体内任何类型的细胞。首先，干细胞被诱导形成一排约 1.73 英寸（4.39 厘米）长、0.007 英寸（0.018 厘米）宽的行。这与 4 周大的人类身上存在的神经管（大脑起源的早期结构）的形状和大小相似，但并不完全匹配。胚胎。

然后，研究小组将这排细胞插入一个包含许多微小通道的所谓微流体装置中。他们通过这些通道将细胞暴露于不同的化学物质，推动细胞生长并形成类似于早期中枢神经系统的 3D 结构。

科学家们还添加了一种凝胶，可以驱动干细胞专门分化为随后形成神经元（神经系统的信号发送细胞）的细胞。

在 40 天的时间里，类器官内的细胞自组织成类似于人类胚胎大脑和脊髓发育早期阶段的结构。这包括前脑、中脑和后脑以及脊髓结构的形成。

此时，类器官非常接近 11 周大胚胎的发育程度，并且在细胞内，与该发育阶段相关的特定发育基因被打开。

该团队承认他们的新模型存在一些局限性。例如，类器官中的神经管看起来与人类的神经管有很大不同，因此该模型不太可能用于研究因神经管发育不完全引起的疾病。这些疾病包括出生缺陷脊柱裂。  

尽管如此，研究人员希望，通过进一步完善，该模型可以用于利用直接从患者身上收集的干细胞来研究不同的人类大脑疾病。如果他们设法将类器官内的神经元连接到电路中，他们甚至可能能够揭示瘫痪等病症，在这种情况下，大脑无法再向脊髓发送运动指令。声明中写道。