人類中樞神經(jīng)早期階段三維模型面世

美國(guó)和以色列科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中培育出了人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)最早發(fā)育階段的微型三維(3D)模型,該類器官在實(shí)驗(yàn)室中生長(zhǎng)了40天。這是科學(xué)家首次在實(shí)驗(yàn)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(duì)早期發(fā)育過(guò)程中出現(xiàn)的腦部疾病的理解。相關(guān)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(dú)特的復(fù)雜性。近年來(lái),科學(xué)家培育出大量類器官,包括大腦類器官。但研究團(tuán)隊(duì)表示,最新成果是科學(xué)家首次在實(shí)驗(yàn)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(xì)胞培育。團(tuán)隊(duì)首先將干細(xì)胞組成約4.39厘米長(zhǎng)、0.018厘米寬的一排,與4周大人類胚胎中存在的神經(jīng)管的形狀和大小相似。然后,他們將這一排細(xì)胞插入一個(gè)包含許多微小通道的微流體裝置中,讓細(xì)胞接觸不同化學(xué)物質(zhì),促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng),并形成類似早期中樞神經(jīng)系統(tǒng)的3D結(jié)構(gòu)。他們還添加了一種凝膠,驅(qū)使干細(xì)胞分化成神經(jīng)元。

在40天內(nèi),類器官內(nèi)的細(xì)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(jié)構(gòu),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(jīng)管看起來(lái)與人類神經(jīng)管大相徑庭,因此不太可能用于研究神經(jīng)管發(fā)育不全引起的疾病。他們希望進(jìn)一步改善,并使用直接從患者身上收集的干細(xì)胞來(lái)研究不同人腦疾病。

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