科学家培育出一种模拟整个大脑的独特类器官

约翰·霍普金斯大学的研究人员成功培育出一种独特的人脑类器官，其中含有神经组织和原始血管。这一进展有望成为自闭症等神经精神疾病研究的重大突破。

“我们创造了下一代类器官，”该研究的主要作者、约翰霍普金斯大学生物医学工程系助理教授安妮·卡图里亚 (Annie Kathuria) 说道，她研究的是大脑发育和神经精神疾病。“通常情况下，研究会构建仅代表大脑某个部分（例如皮层、后脑或中脑）的类器官。我们成功培育出一个基本的全脑类器官，我们称之为多区域脑类器官 (MRBO)。

这项研究发表在《先进科学》杂志上，是科学家们首次成功构建出包含所有主要脑区组织并相互作用的类器官。这对于研究影响整个大脑的疾病（例如精神分裂症或自闭症）尤为重要。迄今为止，此类研究主要在动物模型上进行。

为了培育MRBO，Kathuria的团队首先在不同的培养皿中培养了来自大脑不同部位的神经细胞以及原始血管。然后，他们使用特殊的“胶水”蛋白将这些部分连接起来，使这些组织能够生长并相互交流。随着类器官的生长，电信号开始出现，表明神经网络正在活动。

所构建的类器官包含多种神经元细胞，与发育第40天的人类胚胎大脑中的神经元细胞相似。实验室构建的微型大脑结构成功复制了人类大脑发育早期约80%的细胞类型。

尽管MRBO比真正的大脑小得多（大约有600万到700万个神经元，而成年人的大脑有数百亿个神经元），但它为研究整个大脑的发育提供了一个独特的平台。

该类器官还显示出血脑屏障的早期形式，即控制物质进入大脑的一层细胞。

“如果我们想了解神经发育障碍或精神疾病，就需要研究人类细胞。但我不能简单地要求别人‘借’我的大脑来研究自闭症，”Kathuria 解释道。“全脑类器官使我们能够实时观察疾病进展、测试治疗方法，甚至开发定制疗法。”

科学家指出，使用此类类器官测试新药可以提高临床试验的效率。目前，85% 至 90% 的药物在 I 期人体试验中失败，而神经精神类药物的失败率甚至更高，高达 96%。这是因为动物模型主要用于药物开发的早期阶段，而 MRBO 更能再现人类大脑的发育，可以作为更精确的模型。

“精神分裂症、自闭症和阿尔茨海默病会影响整个大脑，而不仅仅是特定区域，”Kathuria说道。“如果我们能够了解发育早期阶段出现的问题，就能找到新的治疗和药物研发目标。我们可以直接在这些类器官中测试药物，并在它们进入人体临床试验之前评估其有效性。”