Stem Cell Rep:重大突破!科學家從培養皿中培養出「大腦組織」

2021-01-13 生物谷

圖片來源：www.sciencedaily.com

2017年4月17日 訊 /生物谷BIOON/ --大腦是人類機體中最複雜的器官，由於其具有一定的複雜性以及一些道德倫理性的原因，目前研究人員很難對其進行科學實驗，其中一種實驗就是幫助理解諸如帕金森等神經變性疾病的發病機制；近日一項刊登在國際雜誌Stem Cell Reports上的研究報告中，來自盧森堡大學的研究人員通過研究成功將衍生自皮膚樣本的人類幹細胞轉化成了小型、三維的大腦樣培養物，其行為同人類中腦細胞的行為類似。

在研究者的培養皿中，不同類型的細胞都在發育，其會連接成一個網絡，互相交換信號並且產生大腦的代謝產物，研究者Jens Schwamborn指出，我們的細胞培養物為深入從事大腦研究打開了一扇大門，如今我們就能夠利用新開發的大腦樣組織來研究帕金森發病的機制，同時也能夠開發有效的療法來治療此類神經變性疾病。

人類的中腦是帕金森疾病研究者非常感興趣的一個大腦組織，因為其中有一種名為黑質的組織，神經細胞，尤其是多巴胺能神經元能夠產生多巴胺信使物質，而多巴胺能夠幫助維持機體的運動；如果多巴胺能神經元死亡，受影響的患者就會顫慄並且肌肉僵硬，這就是帕金森疾病的典型症狀。由於一些倫理學原因，科學家們並不能從人類大腦黑質中提取細胞進行研究，為此全球科學家們就通過在培養皿中培養具有三維結構的中腦組織，而本文研究者就是從事此項研究工作的一個研究團隊。

文章中，研究者通過對誘導多能幹細胞進行研究，這些幹細胞能夠轉化成為人類機體中任何一種類型的細胞；研究者Monzel描述道，我們開發了含有多種生長因子的特殊混合製劑以及特定的方法，這樣就能夠促進幹細胞按照我們所預想的方向轉化，培養皿中的多潛能幹細胞能夠不斷繁殖並且展開形成一種三維支持性結構，從而就能夠產生出組織樣的細胞培養物。

研究者Jens Schwamborn說道，隨後我們對人工組織樣本進行實驗發現，中腦中各種類型的細胞都開始發育了，這些細胞能夠傳遞並且處理信號，同時我們還能夠檢測到多巴胺能細胞。在這種新型的細胞培養物中，研究人員就能夠比以前更加靈活高效地進行帕金森疾病的研究了，同時研究者還能夠檢測諸如空氣汙染物等環境因子對帕金森疾病影響的效應，以及是否能夠開發出新型活性藥物來緩解患者的帕金森症狀。

這種大腦樣組織培養物的開發不僅為研究者打開了新的研究大門，而且還能夠幫助減少大腦研究中動物實驗的進行；培養皿中的細胞培養物都具有人類組織來源，而且在某些方面其更像人類大腦，因此研究者們就能夠以多種不同方式來模仿人類大腦的結構和其功能。最後研究者Jens Schwamborn說道，這種組織培養物的產生是高度複雜的，未來我們還將繼續深入研究如何利用這種新型的「大腦組織」來闡明人類多種疾病的發病機理。（生物谷Bioon.com）

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原始出處：

Anna S. Monzel, Lisa M. Smits, Kathrin Hemmer, et al.  Derivation of Human Midbrain-Specific Organoids from Neuroepithelial Stem Cells. Stem Cell Reports, 2017, DOI: 10.1016/j.stemcr.2017.03.010.

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