由人类胎儿的脑组织制成的迷你大脑| 科学

它们只有一粒米大小，但却为最后一个前沿领域——人脑——的研究开辟了新的道路。 荷兰研究人员取得了 创造迷你大脑 能够继续生长，并且是从人类胎儿的部分组织开始生长的。 研究表明，这些类器官如何包含各种类型的细胞，并在内部产生的蛋白质形成的支架后扩展。 这项工作提供了一种新的方法来研究大脑功能，尤其是攻击人类大脑器官的肿瘤等病理学。

传统上，科学家使用不同的方法来模拟组织的生物学，研究它们的功能、它们形成的器官的功能以及相关的病理学。 他们通过培养细胞系、血液、肝脏、神经元等，或者用实验动物作为模型来做到这一点。 现在也有几年了 他们用类器官来做这件事，一种3D微型器官，具有器官的许多形态、发育甚至功能特征。 这一突破的实现得益于干细胞的使用。 类器官可以直接由给定组织的细胞形成，但研究人员也使用多能（成体）或胚胎干细胞发育成要研究的器官。

胡布雷希特研究所和马克西玛公主儿科肿瘤中心（均位于荷兰）的研究人员目前所做的工作是开发一系列类器官，这些类器官不是从单个干细胞开始，而是从人类胎儿的组织开始，该胎儿在经过一段时间的研究后捐赠用于研究。流产。 为了培育微型器官，其他方法将原始组织分解成单个细胞。 在这部作品中，发表于 科学杂志 细胞研究小组发现，它们可以通过在三个维度上提升结构来进行自组织，而不是使用胎儿脑组织的一部分。

它们可以在体外繁殖，这意味着我们可以从一小部分胎儿组织中产生多种类器官

Delilah Hendriks，该成就的共同作者

这项研究的合著者 Delilah Hendriks 博士在一封电子邮件中解释了他们所取得的成果：“这些类器官源自组织的事实意味着我们可以研究正在发育的人类大脑。” 体外”。 这项工作验证了这些脑细胞产生的蛋白质是如何组织形成细胞外基质的，其余脑细胞在这种结构上繁殖，直到达到一粒米的大小。 “此外，与现有模型相比，它们可以成倍增加 体外这意味着我们可以从胎儿组织的一小部分中产生多种类器官，而这些类器官又可以产生更多的类器官，这不仅有利于再现性，而且也成为基因工程的强大工具，特别是在脑癌建模的背景下， “亨德里克斯补充道。

这是他工作的第二部分。 使用以下技术 CRISPR基因粘合，引入了 TP53 的缺陷，TP53 是几种类器官细胞中已知的癌症基因。 三个月后，TP53 有缺陷的细胞完全战胜了健康细胞。 这种更强的复制能力是癌细胞的典型特征。 然后，他们使用相同的基因编辑技术来实现相反的目的，即使与胶质母细胞瘤（最具侵袭性的脑肿瘤）相关的三个基因失活。 “我们设法同时停用所有三个基因。 这意味着我们能够使用 CRISPR 在 TP53、PTEN 和 NF1 中引入完全敲除突变来设计突变类器官，”Hendriks 总结道。

来自胎儿组织的类器官持续生长了六个月以上，使科学家们能够继续从单个组织样本中创建许多类似的类器官。 与此同时，胶质母细胞瘤基因发生变化的微型肿瘤也能够繁殖，并保持相同的突变组合。 这可用于对相同的类器官进行重复实验，从而提高未来研究结果的可靠性和可重复性。

“来自胎儿组织的大脑类器官是研究人类大脑发育的宝贵新工具。 “现在我们可以更轻松地研究发育中的大脑如何扩展，并观察不同细胞类型及其环境的作用，”马克西玛公主中心的小组负责人贝内德塔·阿特贾尼（Benedetta Artegiani）在一份声明中解释道。 “我们新的组织源性大脑模型使我们能够更好地了解发育中的大脑如何调节细胞身份。 研究人员补充道：“它还可以帮助了解这一过程中的错误如何导致小头畸形等神经发育疾病，以及发育脱轨可能导致的其他疾病，包括儿童脑癌。”

魏茨曼科学研究所（以色列）多能细胞和子宫内胚胎发生研究实验室的雅各布·汉纳（Jacob Hanna）教授评价这项研究结果：“这很重要，因为它可以提供有关大脑中发生的事情的线索在真正的形成过程中发展。” 他告诉西班牙 SMC 新闻社：“我们的研究是基于大脑的，而不是基于胚胎干细胞衍生的组织。” 国家生物技术中心 (CNB-CSIC) 的研究人员路易斯·蒙托利乌 (Lluís Montoliu) 则呼吁谨慎：“类器官并不等同于它们所模拟的器官。 无论是复杂性还是细胞类型的多样性。 “这就是为什么我们在解释我们在研究中使用类器官可能得出的结果时应该保持谨慎。”

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