科學家將類腦器官植入大鼠 精神疾病研究開辟新途徑

研究人員已將人類神經元移植到大鼠大腦中，這一開創性的工作意味著科學家們現在可以模擬精神疾病患者的腦細胞在活體大腦中的致病機制，并有望實時評估藥物的影響，從而為癲癇、精神分裂癥和自閉癥等疾病研究提供新線索。

由斯坦福大學研究人員領導的這項最新成果10月12日發表在《自然》（Nature）雜志上。通過將人類干細胞培育的神經組織植入大鼠大腦中，研究人員相當于建立了一個神經類器官動物模型平臺，可用于模擬人類大腦的發育和疾病機制。

此前該領域的研究人員已經在實驗室建立起體外研究平臺，但是實驗室中生長的腦組織與大腦中的神經元表現不同，一部分原因是類器官缺乏生長發育的體內環境，比如無法從活體血液中得到營養，也沒有連接到活體的大腦回路中。

為了克服這些問題，斯坦福大學的精神病學教授Sergiu Pasca和他的同事在培養皿中培養了人腦類器官，直到這些類器官長出了50萬至100萬個神經元后，將它移植到新生大鼠大腦中的體感皮層區域，該區域可以控制大鼠胡須運動等觸覺。5個月后，核磁共振掃描顯示，類腦組織已經發育了六至八倍。

研究人員寫道：“這個體內平臺是補充人類大腦發育和疾病體外研究的強大資源。我們預計，借助這一平臺，我們有望在患者來源的細胞中發現新的電路級表型，并測試新的治療策略?！?/p>

精神疾病給社會造成巨大的負擔，長期以來，科學家一直致力于建立一個完備的模型來研究這些疾病，而人體細胞與動物模型的結合為精神疾病機制的研究開辟了新的途徑。

上?？萍即髮W研究員向陽飛自2013年起就在耶魯大學開展神經分化及類腦器官技術的研究，他告訴第一財經記者：“類腦器官植入動物模型的工作近幾年才開始取得進展，這項最新的工作有幾個優點，一是移植的階段比較早期，能使類腦器官融入進宿主腦環路的發育；二是基于移植體系的疾病建模，可以展現體外培養無法顯示的疾病表型；三是移植后的類器官組織顯示出參與腦環路功能的潛力。”

向陽飛表示，目前對于類器官的研究仍然處于早期階段，還面臨諸多技術和倫理方面的挑戰。從技術層面來看，目前移植的類腦器官，體內分化時皮層結構尚不明確，缺乏完整的細胞組分，例如中間神經元等；此外類腦器官如何參與體內腦環路發育也仍然需要進一步鑒定和優化；而現有的技術體系如何應用于規模化的發育和疾病模擬也面臨成本高、操作復雜等問題。

從倫理的層面來看，向陽飛告訴第一財經記者：“雖然倫理問題不是現階段所需要擔心的，但隨著技術的發展和相關領域工作的推進，倫理將不可避免地被討論?！?/p>

為這項最新研究提供建議的斯坦福大學法律與生物科學中心主任漢克·格里利（Hank Greely）教授表示：“類器官研究引發了許多倫理問題。未來需要考慮的問題包括，如果類器官有某種意識并且由于移植而受累怎么辦？或者如果移植的動物具有部分的人類特征怎么辦？”

這項研究也有望令復雜而難以突破的精神疾病藥物研發受益，但臨床專家表示，動物模型要真正用于臨床可能還需要一個相當漫長的過程。

上海市精神衛生中心主任醫師謝斌對第一財經記者表示：“癲癇、帕金森這類機制較為明確的神經系統疾病的治療有望最先獲益，而精神疾病由于病因和機制都較為復雜，基于癥狀群的診斷標簽本身還存在異質性，未來可能需要更高級別的動物模型設計。”