看:科学家海外成长人类'迷你大脑'

人类大脑发育的第一个完整的生活模型是在实验室培养皿中创建的

研究人员在一个鼓励他们形成豌豆大小的脑组织的环境中培养人类干细胞,这些脑组织发育成不同的脑组织,包括大脑皮层和视网膜

这些小型巴士用于模拟小头畸形,这是一种人类遗传疾病,其中大脑的大小明显减少

虽然不具备意识或其他更高的认知功能,但这些迷你毒素允许科学家研究难以在动物身上建模的人类大脑发育的各个方面

[大脑内部:时间的照片之旅]“鼠脑并不总是人类大脑的良好模型系统,”奥地利科学院(IMBA)维也纳分子生物技术研究所的研究员JüergenKnoblich表示在新闻发布会上

“我们的系统使我们能够研究人类特定的大脑发育特征

” Knoblich说,其他团体之前在实验室中已经成长了一小块神经组织,但没有一个能够成功地生长出包含皮质(大脑的特殊外层)和其他大脑区域的组织

为了制造小型毒素,Knoblich和他的团队接受了人类胚胎干细胞或诱导多能干细胞 - 这两种细胞都具有发育成任何组织的能力 - 并使细胞在允许它们形成神经外胚层组织的条件下生长

,发展成神经系统

研究人员在凝胶液滴中嵌入了组织碎片,以创建一个支架,以指导进一步的生长

然后他们将液滴转移到旋转的生物反应器中,增加了营养吸收

15至20天后,组织形成称为脑类器官的小型化合物,每个大脑包围一个充满液体的区域,非常类似于人脑中含有脑脊液的脑室

20至30天后,一些类器官形成了大脑区域,包括大脑皮层(大脑复杂的外层);视网膜组织,眼睛的光敏部分;脑膜,包裹大脑的膜;和脉络丛,产生洗脑的脑脊液

[信息图:看看迷你脑在实验室中的表现]这些迷你毒素的直径增长了2-3毫米(0.08-0.1英寸),到目前为止已经在实验室培养皿中存活了10个月

它们的大小有限,因为它们缺乏循环系统来为其核心区域提供营养和氧气

研究人员说,因此,大脑无法在真正的人类大脑中形成多层

除了模拟健康人类大脑的发育方式外,这些类器官还可用于模拟脑部疾病

Knoblich和他的同事用他们的小巴来研究小头畸形,这是一种在老鼠身上不易研究的疾病,因为他们的大脑已经比人类小了

他们从小头畸形患者身上取出皮肤细胞并将其重新编程为干细胞,然后将其培养成脑类器官

从患者细胞生长的小型小头畸形脑小于从正常组织生长的小脑,但神经元生长更多

结果表明,在他们的大脑长得足够大之前,小头畸形患者的大脑过早发育神经元

其他实验表明干细胞分裂的方向也可能在疾病中发挥作用

宾夕法尼亚大学的生物学家Gong Chen没有参与这项研究,称其为“一项了不起的成就”,并补充道,“它为人类大脑利用人类神经元进行的许多研究打开了大门

”这种在实验室中培养小白蛋白的方法可用于或测试药物,或用于研究其他脑部疾病

“最终,我们希望转向更常见的疾病,如精神分裂症和自闭症,”Knoblich说,尽管他补充说,现在推测科学家们何时开发足够复杂的迷你毒素还为时过早

科学家现在可以成长为功能性的迷你大脑进行研究

图片来源:Karl Tate,信息图表艺术家在Twitter和Google+上关注Tanya Lewis

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