丹麥科學家:新的技術突破,首次從幹細胞中培育出「微型人腦」

2021-01-11 中深前沿服務中心

據俄羅斯衛星通訊社sputniknews報導,《自然生物技術》雜誌(Nature Biotechnoligy)發表文章稱,丹麥諾和諾德基金會幹細胞生物學中心的科學家與其他斯堪地那維亞國家的科學家一起首次從幹細胞中培育出人腦胚胎組織,並且己經達到4~5周胎兒大腦的發育水平。

研究人腦對於尋找治療神經類疾病的新方法非常重要。在過去,科學家之前不得不使用蒼蠅、老鼠和仔雞作為研究對象,但這些動物的大腦與人類大腦有很大區別,人類的大腦更的複雜。整個研究在一個微型液體箱進行培育,最大程度模擬「大腦發育」的自然條件。

此次斯堪地那維亞科學家培育出的人腦胚胎組織可以幫助人們明白,每個神經細胞是如何發育,這將近一步研究幹細胞再生與修復的能力,以及尋找解決人類大腦相關疾病的新途徑。

科研報告作者打算繪製人腦在胚胎階段不同區域的「發育地圖」。這些數據可以幫助人們更好地在實驗室條件下,複製出移植手術和治療老年痴呆和帕金森病所需的神經細胞。

帕金森病(PD)是一種常見的神經功能障礙疾病,人類的大腦一般在20歲之後開始衰老,部分人群到60歲後易發病。

其看得見的症狀表現為靜止時手、頭或嘴不自主地震顫,肌肉僵直、運動緩慢以及姿勢平衡障礙等,導致生活不能自理。看不見的症狀有抑鬱、失眠、記憶力減退,而且這些「看不見」的症狀往往比「看得見」的症狀先出現。

帕金森病患者人群抵抗力差、體質較弱、年齡較大,需要精細管理,密切觀察,處理各種隨之而來的風險。帕金森病的治療是一個持久的過程,大多數患者伴有焦慮、緊張、失眠等症狀。

來自德國漢諾瓦醫學院的Florian Wegner教授及其團隊在2014年成功地採用幹細胞誘導多能幹細胞(iPSC)進行體外培養成功的獲得了多巴胺能神經元,並發表在《Stem Cell Research & Therapy》(幹細胞研究及療法)上。

在2015年《Cell Transplantation》(細胞移植)雜誌上又繼續發表了Florian Wegner教授的後續研究結果,中深前沿服務中心了解到,Florian Wegner教授團隊嘗試將幹細胞來源的iPSC通過在帕金森症候群小鼠體內的紋狀體部位進行移植,並在移植21天後的檢測中發現小鼠體內含有2倍於移植細胞量的多巴胺能神經元細胞。

幹細胞不僅能成功在體外培養多巴胺能神經元,而且培養的多巴胺能神經元可以在生物體內正常生存。Florian Wegner教授的研究證明採用幹細胞作為細胞來源治療帕金森症是非常有理論依據的,是帕金森重要的研究方向。

帕金森和阿爾茲海默症都屬於神經系統退行性的病變,但是是屬於兩種完全不同的疾病。

阿爾茨海默病(AD)是一種起病隱匿的進行性發展的神經系統退行性疾病。臨床上以記憶障礙、失語、失認、視空間技能損害、執行功能障礙以及人格和行為改變等全面性痴呆表現為特徵。而目前臨床的治療方法與帕金森一樣,傳統治療只能相對緩解症狀,無法治癒。

幹細胞被認為未來治療神經系統退行性疾病(包括阿爾茲海默症和帕金森)的發展趨勢,它可以直接修復替代受損傷的腦細胞或者利用其分泌的多種神經營養因子參與神經修復和神經再生,修復受損中樞神經細胞和組織,從而達到對帕金森病、老年痴呆等神經系統疾病的治療目的。

我們可以看到,目前我們對於帕金森或者老年痴呆這一類疾病的治療方式,過去的傳統治療無法根治,幹細胞是最主要的應用方式之一。此次丹麥科學家使用幹細胞培養「微型人腦」,將進一步加快對人腦胚胎組織的研究,深入了解幹細胞如何更好地發揮應用效果,這對於整個再生醫學領域來說又是一個新的好消息!

相關焦點

  • 科學家首次培育出馬鼠嵌合胚胎 有望從哺乳動物中獲得更多幹細胞
    新華社北京12月3日電(記者彭茜)以美國德克薩斯大學達拉斯西南醫學中心及深圳華大生命科學研究院為主的科研團隊,首次在多個物種中培育出一種新型幹細胞系,並在此基礎上生成世界首例馬鼠嵌合胚胎。研究論文已於2日在線發表在美國《細胞-幹細胞》雜誌上。這項成果在異種器官移植和瀕危動物保護方面具有應用潛力。新研究的基礎之一在於可生成嵌合胚胎的幹細胞系。
  • 科學家首次在實驗室裡用幹細胞培育出功能性微型人類心臟模型
    據外媒New Atlas報導,科學家們在實驗室裡創造了有史以來第一個功能齊全的微型人類心臟模型。這些心臟「器官體」由幹細胞培育而成,由所有初級心臟細胞類型組成,並具有心室和血管。它們可以幫助我們了解心臟是如何發育的,並為治療疾病建立更好的模型。
  • Nature重大突破:諾獎技術iPSC首次同時培育出3種類器官
    在幹細胞培養中,多器官整合是一個尚未解決的關鍵挑戰。一直以來,科學家們只能利用誘導多能幹細胞(iPSC)單獨培育特定的器官(2012年的諾貝爾生理學或醫學獎授予了iPSC技術)。
  • 日本科學家利用iPS幹細胞在鼠內培育人類胰臟
    近期,日媒報導了日本近日批准利用iPS幹細胞在實驗鼠體內培育人類胰臟的研究項目。研究小組將於近期實施,以確認利用相關技術能否在動物體內正常形成臟器。早前,日本科學家已首次成功在老鼠的體內培育出小白鼠的胰臟,但由於日本規定禁止在動物體內培育人類器官,後來日本科學家聯合美國史丹福大學在美國啟動一項在豬體內培育人類器官的實驗:將人類的iPS幹細胞在豬體內培育胰臟。
  • 科學家培育出「迷你」大腦 可控制肌肉收縮
    日前劍橋大學的研究人員在帶有脊髓和肌肉的培養皿中培育出一個微型大腦,並能夠自發生長出神經元連接刺激周圍的肌肉組織進行收縮,這一進展有望加快對運動神經元疾病等病症的研究。研究人員發現,所培育出的扁豆大小人類腦細胞灰質組織可以自發地用類似卷鬚的物質與取自老鼠的脊髓和肌肉組織相連。這些肌肉組織在所謂「迷你」大腦器官控制下明顯能夠進行收縮運動。
  • 首次用iPS細胞培育出功能性人類肝臟
    據英國《衛報》和《自然》雜誌網站7月4日(北京時間)報導,日本橫濱市立大學與美國西奈山醫學院科學家合作,利用人類誘導多能幹細胞(iPS細胞)構建出微小「肝芽」,然後移植到小鼠體內,結果這些肝芽成功生長成微型人類肝臟,並像健康器官一樣具有正常的肝功能。
  • 美國科學家首次在實驗室培育出一種迷你人類心臟模型
    據外媒New Atlas報導,科學家們在實驗室裡創造了有史以來第一個功能齊全的微型人類心臟模型。這些心臟「器官體」由幹細胞培育而成,由所有初級心臟細胞類型組成,並具有心室和血管。它們可以幫助我們了解心臟是如何發育的,並為治療疾病建立更好的模型。
  • Cell:科學家首次培育出人類生殖細胞
    12月24日在線發表在《細胞》上的一項研究顯示:科學家不僅首次將皮膚細胞完全在體外誘導成為誘導幹細胞
  • 科學家首次培育出馬鼠嵌合胚胎
    新華社北京12月3日電(記者彭茜)以美國德克薩斯大學達拉斯西南醫學中心及深圳華大生命科學研究院為主的科研團隊,首次在多個物種中培育出一種新型幹細胞系,並在此基礎上生成世界首例馬鼠嵌合胚胎。研究論文已於2日在線發表在美國《細胞-幹細胞》雜誌上。這項成果在異種器官移植和瀕危動物保護方面具有應用潛力。新研究的基礎之一在於可生成嵌合胚胎的幹細胞系。
  • 日科學家首次利用智齒培育出誘導多功能幹細胞
    日科學家首次利用智齒培育出誘導多功能幹細胞 2008年08月23日 13:31 來源:中國新聞網 發表評論   中新網8月23日電 日本政府支持的日本產業技術綜合研究所21日宣布,研究小組成功用一名10歲女孩脫下的智齒,培育出誘導多功能幹細胞(iPS細胞)。
  • 科學家首次培育出馬鼠嵌合胚胎,用於保護瀕危動物
    科學家首次培育出馬鼠嵌合胚胎,用於保護瀕危動物 新華社北京12月3日消息,以美國德克薩斯大學達拉斯西南醫學中心及深圳華大生命科學研究院為主的科研團隊,首次在多個物種中培育出一種新型幹細胞系,並在此基礎上生成世界首例馬鼠嵌合胚胎
  • 日本科學家利用智齒高效培育多能幹細胞
  • 我科學家在世界上首次利用iPS細胞培育出健康小鼠
    7月23日,《自然》在線刊發了中國科學院動物研究所周琪研究員領導的研究組和上海交通大學醫學院曾凡一教授領導的研究組共同完成的研究成果,他們首次利用iPS細胞通過四倍體囊胚注射得到存活並具有繁殖能力的小鼠, 從而在世界上第一次證明了iPS細胞的全能性。
  • 日本科學家首次用智齒培育出誘導多功能幹細胞
    中新網8月23日電 日本政府支持的日本產業技術綜合研究所21日宣布,研究小組成功用一名10歲女孩脫下的智齒,培育出誘導多功能幹細胞(iPS細胞)。這是科學家首次通過智齒細胞獲得iPS幹細胞,毋須使用胚胎惹起道德爭議,為致命疾病的研究開拓一條新路。據香港《文匯報》報導,該名女孩因牙齒矯正治療,拔除了尚未成熟的智慧齒。
  • 實驗室培育「類腦器官」首次監測到腦電波
    神譯局是36氪旗下編譯團隊,關注科技、商業、職場、生活等領域,重點介紹國外的新技術、新觀點、新風向。 編者按:從整個生物學領域來看,幾乎沒有什麼比人腦發育這一研究課題更難的了。生物學家Alysson Muotri和他的同事一起將人體皮膚細胞改造成幹細胞,然後誘導它們進一步發育,就如同腦細胞在胚胎中進行的發育一樣。這些類腦器官發育成大約針頭大小的球狀物,每一個球狀物都包含數十萬種不同類型的細胞,每種類型的細胞都會產生與我們人類大腦細胞相同的化學物質和電流信號。
  • 科學家首次培育出能夠分化為原始生殖細胞的中間態多能幹細胞
    科學家首次培育出能夠分化為原始生殖細胞的中間態多能幹細胞 作者:小柯機器人 發布時間:2020/12/3 14:02:42 美國德克薩斯大學西南醫學中心Jun Wu研究小組培育出能夠分化為原始生殖細胞的中間態多能幹細胞。
  • Nature | 胚胎幹細胞懸浮培養首次構建體外類囊胚
    人工培育胚胎作為胚胎研究的類器官一直受到科學家的廣泛關注:2016年,研究人員成功分離和培養了攜帶正常單倍染色體組型的人類胚胎幹細胞系,為功能基因的篩選提供了平臺【1】;隨後,人類胚胎的體外培養突破了9天的記錄,達到13天,這一成果有助於揭示人類胚胎發育過程中從未見過的特性【2】;2017年,
  • 科學家首次成功在實驗室培育出人造精子,人造人有望成為現實
    據《未來派》報導,科學家首次在實驗室環境中培育出了精原幹細胞(SSCs),這種細胞最終會發育成成熟的精子。這種細胞目前用於臨床還為時過早,但這項研究為生育醫學的革命性發展奠定了基礎。現在隨著精原幹細胞的培育成功,一些不育症治療也有可能在以後某一天成為可能。「我們認為我們的方法——得到好幾項技術的支持,包括單細胞RNA序列分析——是將SSCs治療方法引入診所的重要一步,「加州大學聖地牙哥醫學院生殖科學研究員英裡·威爾金森在新聞發布會上說。
  • 基因改良:科學家用尼安德特人DNA培育"微型大腦"
    科學家正在準備培育「微型大腦(miniature brains)」,這是一種包含尼安德特人DNA基因的基因改良計劃,是一項前所未有的科學嘗試,旨在理解現代人類與人類近親物種之間的差異不同。具有尼安德特人基因的「微型大腦」在未來幾個月,一些叫做「大腦類器官」的小型團狀組織將從人類幹細胞中培育出來,在這些幹細胞中編輯了一些「尼安德特人基因」。
  • 日本首次將iPS幹細胞克隆技術用於人類疾病臨床治療
    上述實驗意味著通過克隆技術治療人類疾病的設想將首次付諸實踐。高橋雅代從罹患這一疾病的患者那兒提取到了皮膚細胞,並將其轉化為iPS細胞,接著,誘導iPS細胞變成視網膜色素上皮細胞,最後將其培育成能被植入受損視網膜內的纖薄層。與胚胎幹細胞不同,iPS細胞由成人細胞生成,因此,研究人員可以通過遺傳方法為每個受體度身定製。iPS細胞能變成身體內的任何細胞,因此,有潛力治療多種疾病。