人類中樞神經早期階段三維模型面世

美國和以色列科學家在實驗室中培育出了人類中樞神經系統(tǒng)最早發(fā)育階段的微型三維(3D)模型,該類器官在實驗室中生長了40天。這是科學家首次在實驗室中模擬胚胎大腦和脊髓的所有組成部分,有望加深人們對早期發(fā)育過程中出現的腦部疾病的理解。相關研究論文28日發(fā)表于《自然》雜志。

類器官是一種迷你3D模型,由活組織培育而成,旨在模仿人體器官獨特的復雜性。近年來,科學家培育出大量類器官,包括大腦類器官。但研究團隊表示,最新成果是科學家首次在實驗室中模擬胚胎大腦所有組成部分:前腦、中腦、后腦和脊髓。

新模型使用人類多能干細胞培育。團隊首先將干細胞組成約4.39厘米長、0.018厘米寬的一排,與4周大人類胚胎中存在的神經管的形狀和大小相似。然后,他們將這一排細胞插入一個包含許多微小通道的微流體裝置中,讓細胞接觸不同化學物質,促進細胞生長,并形成類似早期中樞神經系統(tǒng)的3D結構。他們還添加了一種凝膠,驅使干細胞分化成神經元。

在40天內,類器官內的細胞自我組織成類似于人類胚胎大腦和脊髓發(fā)育早期階段的結構,極好地模仿了11周大胚胎的發(fā)育程度。

研究人員表示,新模型還存在一些局限性。如類器官中的神經管看起來與人類神經管大相徑庭,因此不太可能用于研究神經管發(fā)育不全引起的疾病。他們希望進一步改善,并使用直接從患者身上收集的干細胞來研究不同人腦疾病。

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