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朱莉·基弗
犹他健康大学研究传播主任
电子邮件: 朱莉.Kiefer@hsc.犹他州.edu
“大发娱乐过去认为模拟大脑细胞的组织是非常困难的，”他说 Alex Shcheglovitov博士他是大发娱乐神经生物学助理教授. “但是这些类器官是自我组织的. 几个月内, 大发娱乐看到的细胞层让人想起人类大脑的大脑皮层."
描述类器官及其在理解神经疾病方面的潜力的研究发表在 自然通讯 10月6日，Shcheglovitov作为高级作者，王跃奇, 博士学位, 一个前研究生在他的实验室里, 作为第一作者. 他们与博士后科学家Simone Chiola一起进行了这项研究, 博士学位, 以及犹他大学的其他合作者, 哈佛大学, 米兰大学, 和蒙大拿州立大学.
调查自闭症
以这种方式对大脑的各个方面进行建模的能力，使科学家们得以一窥活体器官的内部运作，否则这几乎是不可能实现的. 既然类器官是在培养皿中生长的, 它们可以用大脑无法做到的方式进行实验测试.
Shcheglovitov的团队使用这种方法来研究与自闭症谱系障碍和人类大脑发育相关的基因异常的影响. 他们发现，经过改造的类器官具有较低水平的基因，称为 SHANK3，有着鲜明的特点。.
尽管自闭症类器官模型看起来正常，但有些细胞功能不正常：
- 神经元过度活跃，对刺激的反应更频繁，
- 其他迹象表明，神经元可能无法有效地将信号传递给其他神经元，
- 导致细胞相互粘附的特定分子途径被破坏.
“这些类器官可以自我组织. 几个月内, 大发娱乐看到的细胞层让人想起人类大脑的大脑皮层."
这些发现有助于揭示自闭症相关症状的细胞和分子原因, 作者说. 他们还证明，实验室培养的类器官对于更好地了解大脑是有价值的, 它是如何发展的, 以及疾病期间出了什么问题.
“一个关键的应用是使用大脑类器官, 从每个病人的遗传物质中提取, 以个性化的方式测试药物或其他干预措施来治疗疾病,Jan Kubanek说, 博士学位, 该研究的合著者，美国生物医学工程助理教授. “这将真正实现个性化医疗的潜力."
建立一个更好的大脑模型
长期以来，科学家一直在寻找适合人类大脑的模型. 实验室培养的类器官并不新鲜, 但是以前的版本并没有以可复制的方式发展, 使实验难以解释.
为了创建一个改进的模型，Shcheglovitov的团队从大脑的正常发育过程中获得了线索. 研究人员促使人类干细胞变成神经上皮细胞, 形成自组织结构的一种特殊干细胞类型, 叫做神经玫瑰花, 在盘子里. 几个月过去了, 这些结构结合成球体，并以类似于胎儿大脑发育的速度在大小和复杂程度上增加.
在实验室待了五个月之后, 这些类器官让人想起怀孕后15到19周的“人类大脑的一条皱纹”, Shcheglovitov说. 这些结构包含了大脑皮层中发现的一系列神经细胞和其他类型的细胞, 大脑中与语言有关的最外层, 情感, 推理, 以及其他高层次的心理过程.
“这些类器官的电生理活动模式与大脑的电生理节律相似. 我没想到会这样，”库班尼克说. “这种新方法模拟了人类神经组织的功能性大脑网络."
Shcheglovitov解释说，这些类器官, 哪个更可靠地反映了大脑皮层的复杂结构, 将允许科学家研究大脑中特定类型的细胞是如何产生并协同工作以执行更复杂的功能的.
“大发娱乐开始了解人类大脑中复杂的神经结构是如何从简单的祖细胞中产生的,王说. “大发娱乐能够使用来自含有基因突变的干细胞的3D类器官来测量与疾病相关的表型."
他补充说，使用类器官, 研究人员将能够更好地研究在神经系统疾病的早期阶段会发生什么, 在症状出现之前.
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访问 UBrain浏览器 可视化在类器官中检测到的细胞和电反应.
这项研究发表在“利用单个神经花环生成的类器官模拟人类远端脑发育和自闭症相关的SHANK3缺陷."
这项工作得到了美国国立卫生研究院的支持, 大脑研究基金会, 脑与行为研究基金会, 白厅的基础, 犹他大学神经科学计划, 犹他大学基因组计划倡议.