@ 2015.10.05 , 22:00

25美分培养出有功能的3D迷你大脑

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布朗大学一个生物工程研究小组培养出了一个3D“迷你大脑”,它有着神经元和支持细胞形成的网络,并具有电活性。这个21天体外大脑皮层神经球体的重建共焦图像以红色显示β-III-butulin+神经元,绿色显示GFAP +星形胶质细胞,而蓝色显示DAPI染色的细胞核。(credit: Hoffman-Kim lab/Brown University)

布朗大学的科学家们已经研发出一种“迷你大脑”——这种制造能工作的中枢神经系统组织的易用方法,提供了一种廉价、易于制造的3D生物医学实验平台,可用于药物测试、测试神经组织移植、或实验干细胞如何工作等生物医学研究。

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迷你大脑(大脑皮质神经球体)产生电信号并形成自己的突触。“我们认为这是一种更好的或许可以减少动物使用的体外(实验室)模型。”发表在《组织工程,C辑:方法》上的该研究论文共同第一作者Molly Boutin研究生说,“现在有大量的工作是在二维培养上,但这是与体内场景更为相关的一种替代。”

该迷你大脑直径约三分之一毫米,研究者们承认,它不是第一个或最先进的可工作中枢神经系统细胞培养物,但它们只需较少步骤来制造,且使用更容易获得的材料。下面是简单的配方:

1. 首先,抓住一只啮齿动物。

2. 取一个活体组织的小样本,用一个啮齿动物大脑能做出上千个迷你大脑。

3. 用一些离心步骤分离并浓缩所需的细胞。

4. 在琼脂糖球形模具培养基中用该精炼的样品接种细胞培养物。

研究中的脑组织球在培养物接种后一天内开始成形,在两到三周内形成了复杂的3D神经网络。

主要特性

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研究者们对研究神经细胞移植有兴趣,已经提出用于治疗帕金森病,以及研究成人神经干细胞如何发展。他们开发的方法生产出的迷你大脑有几个重要的属性:

● 多样的细胞类型:培养物含有抑制性和兴奋性神经元,并有几个种类的称为神经胶质细胞的基本神经支持细胞。

● 电活动:神经元发出尖峰,形成突触连接,产生复杂的网络。

● 3D:细胞在一个真实的几何形状中连接和沟通,而不是像2D培养物中那样仅限于一个平面。

● 自然密度:实验表明微型大脑的密度为每立方毫米几十万个细胞,类似于自然的啮齿动物大脑。

● 物理结构:微型大脑中的细胞产生自己的细胞外基质,产生和自然组织具有相同机械性能的组织。该培养物也不依赖胶原蛋白支架等外来材料。

● 长寿:在测试中,培养组织至少有一个月的寿命。

● 成本:约0.25美元。

研究高级作者布朗大学副教授Diane Hoffman-Kim希望该迷你大脑能扩散到许多不同的实验室,包括对于神经组织有疑问,但不一定有着其它方法所需的神经科学和细胞培养设备的研究人员们。

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本文译自 KurzweilAI,由译者 王丢兜 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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