俄亥俄州立大學的科學家在一個相當于五周大胎兒大腦成熟的培養(yǎng)皿中，已經(jīng)開發(fā)出了近乎完整的人腦。俄亥俄州立大學生物化學與藥理學教授萊內(nèi)·阿南德說，這種由人類皮膚細胞改造而成的類腦器官是迄今開發(fā)的最完整的人腦模型。

腦藥

實驗室成長的大腦大約有橡皮的大小，具有可識別的結(jié)構(gòu)，并且包含人類胎兒大腦中存在的基因的99%。這樣的系統(tǒng)將能夠在臨床試驗階段之前進行倫理，更快速，準確的實驗藥物測試，并能進一步研究中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的遺傳和環(huán)境原因。

“它不僅看起來像正在發(fā)育的大腦，而且其多樣的細胞類型幾乎像大腦一樣表達所有基因，”阿南德說。“我們?yōu)榻鉀Q復雜的腦部疾病問題進行了很長時間的努力，這些問題導致了巨大的痛苦和折磨。這種大腦模型的強大功能對人類健康而言是一個很好的預兆，因為它為我們提供了除嚙齒動物以外更好和更相關(guān)的選項來測試和開發(fā)治療劑。”

阿南德(Anand)在8月18日星期二(2015年8月18日)在英尺舉行的健康系統(tǒng)研究研討會上報告了他的實驗室生長的大腦 。佛羅里達州勞德代爾。

研究煙堿受體與中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病之間關(guān)系的阿南德(Anand)在一項實驗性自閉癥藥物的嚙齒類動物研究中遇到令人失望的結(jié)果后，被啟發(fā)去追求人類神經(jīng)生物學模型。與其他從事類似項目的研究人員相比，他有少量預算的機會，他將干細胞工程技術(shù)添加到了他的研究計劃中。四年后，他為自己打造了人類大腦的復制品。

該模型缺少的主要內(nèi)容是血管系統(tǒng)。有什么-脊髓，大腦，多種細胞類型，信號電路，甚至視網(wǎng)膜的所有主要地區(qū)-已經(jīng)極大地加速神經(jīng)科學研究的步伐潛力，阿南德，也有教授說，神經(jīng)科學。

他說：“在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，這將使人們能夠研究潛在的遺傳易感性或純粹的環(huán)境影響或兩者結(jié)合。” “基因組科學推斷，有多達600個基因會導致自閉癥，但我們被困在那兒。數(shù)學相關(guān)性和統(tǒng)計方法不足以本身確定因果關(guān)系。您需要一個實驗系統(tǒng)，您需要一個人腦。”

將成年皮膚細胞轉(zhuǎn)化為多能細胞(可以編程為人體任何組織的未成熟干細胞)是科學發(fā)展迅速的領域，這項技術(shù)贏得了發(fā)現(xiàn)該技術(shù)的研究人員2012年諾貝爾化學獎的山中伸彌(Shinya Yamanaka)的稱號。

阿南德說：“一旦細胞處于那種多能狀態(tài)，它就可以成為任何器官-如果您知道該怎么做才能支持它成為那個器官。” “大腦之所以成為圣杯，是因為與其他器官相比，大腦具有極大的復雜性。其他團體也正在嘗試這樣做。”

Anand的方法是專有的，他已向大學提交了發(fā)明公開。

他說，他利用技術(shù)將多能干細胞分化為旨在成為神經(jīng)組織，中樞神經(jīng)系統(tǒng)或其他大腦區(qū)域組成部分的細胞。

他談到與生物化學和藥理學研究同事蘇珊·麥凱(Susan McKay)完成的工作時說：“我們提供了最佳的環(huán)境和條件，可以復制子宮內(nèi)的活動來支持大腦。”

類器官的高分辨率成像可識別功能正常的神經(jīng)元及其攜帶信號的延伸物(軸突和樹突)以及星形膠質(zhì)細胞，少突膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞。該模型還激活了大腦中具有經(jīng)典興奮和抑制功能的細胞標記，并使化學信號能夠在整個結(jié)構(gòu)中傳播。

建立一個與五周大的胎兒人類大腦相匹配的模型系統(tǒng)大約需要15周的時間。Anand和McKay觀察到了預期的成熟度變化，使模型繼續(xù)增長到12周。

“如果我們讓它持續(xù)16或20周，那可能就完成了，填補了缺失基因的1%。我們還不知道，”他說。

他和McKay已經(jīng)使用該平臺啟動了自己的項目，在碗中創(chuàng)建了阿爾茨海默氏癥和帕金森氏癥和自閉癥的大腦類器官模型。他們希望，隨著進一步的發(fā)展和增加的泵血供應，該模型可以用于中風治療研究。出于目的，該系統(tǒng)為研究海灣戰(zhàn)爭疾病，腦外傷和創(chuàng)傷后應激障礙提供了新平臺。

Anand希望他的大腦模型可以納入微生理系統(tǒng)計劃中，該計劃是國防高級研究計劃局通過使用工程人體組織模仿人類生理系統(tǒng)開發(fā)的平臺。

標簽： 大腦改變者