科学家将类脑器官植入大鼠 精神疾病研究开辟新途径

科学家将类脑器官植入大鼠 精神疾病研究开辟新途径

研究人员已将人类神经元移植到大鼠大脑中，这一开创性的工作意味着科学家们现在可以模拟精神疾病患者的脑细胞在活体大脑中的致病机制，并有望实时评估药物的影响，从而为癫痫、精神分裂症和自闭症等疾病研究提供新线索。

由斯坦福大学研究人员领导的这项最新成果10月12日发表在《自然》（Nature）杂志上。通过将人类干细胞培育的神经组织植入大鼠大脑中，研究人员相当于建立了一个神经类器官动物模型平台，可用于模拟人类大脑的发育和疾病机制。

此前该领域的研究人员已经在实验室建立起体外研究平台，但是实验室中生长的脑组织与大脑中的神经元表现不同，一部分原因是类器官缺乏生长发育的体内环境，比如无法从活体血液中得到营养，也没有连接到活体的大脑回路中。

为了克服这些问题，斯坦福大学的精神病学教授Sergiu Pasca和他的同事在培养皿中培养了人脑类器官，直到这些类器官长出了50万至100万个神经元后，将它移植到新生大鼠大脑中的体感皮层区域，该区域可以控制大鼠胡须运动等触觉。5个月后，核磁共振扫描显示，类脑组织已经发育了六至八倍。

研究人员写道：“这个体内平台是补充人类大脑发育和疾病体外研究的强大资源。我们预计，借助这一平台，我们有望在患者来源的细胞中发现新的电路级表型，并测试新的治疗策略。”

精神疾病给社会造成巨大的负担，长期以来，科学家一直致力于建立一个完备的模型来研究这些疾病，而人体细胞与动物模型的结合为精神疾病机制的研究开辟了新的途径。

上海科技大学研究员向阳飞自2013年起就在耶鲁大学开展神经分化及类脑器官技术的研究，他告诉第一财经记者：“类脑器官植入动物模型的工作近几年才开始取得进展，这项最新的工作有几个优点，一是移植的阶段比较早期，能使类脑器官融入进宿主脑环路的发育；二是基于移植体系的疾病建模，可以展现体外培养无法显示的疾病表型；三是移植后的类器官组织显示出参与脑环路功能的潜力。”

向阳飞表示，目前对于类器官的研究仍然处于早期阶段，还面临诸多技术和伦理方面的挑战。从技术层面来看，目前移植的类脑器官，体内分化时皮层结构尚不明确，缺乏完整的细胞组分，例如中间神经元等；此外类脑器官如何参与体内脑环路发育也仍然需要进一步鉴定和优化；而现有的技术体系如何应用于规模化的发育和疾病模拟也面临成本高、操作复杂等问题。

从伦理的层面来看，向阳飞告诉第一财经记者：“虽然伦理问题不是现阶段所需要担心的，但随着技术的发展和相关领域工作的推进，伦理将不可避免地被讨论。”

为这项最新研究提供建议的斯坦福大学法律与生物科学中心主任汉克·格里利（Hank Greely）教授表示：“类器官研究引发了许多伦理问题。未来需要考虑的问题包括，如果类器官有某种意识并且由于移植而受累怎么办？或者如果移植的动物具有部分的人类特征怎么办？”

这项研究也有望令复杂而难以突破的精神疾病药物研发受益，但临床专家表示，动物模型要真正用于临床可能还需要一个相当漫长的过程。

上海市精神卫生中心主任医师谢斌对第一财经记者表示：“癫痫、帕金森这类机制较为明确的神经系统疾病的治疗有望最先获益，而精神疾病由于病因和机制都较为复杂，基于症状群的诊断标签本身还存在异质性，未来可能需要更高级别的动物模型设计。”