用人类细胞3D打印类脑组织块，再移植到大鼠脑内，成功接入大鼠的脑功能

实验室培养的自组织人脑组织块已成功移植到新生大鼠的神经系统中，预示着未来神经-精神疾病新疗法的曙光。

3D 类器官由干细胞发展而来，类似于人类脑皮层的简化模型，与每只大鼠皮层中的周围组织连接和整合，形成啮齿动物自身大脑的功能部分，负责与感官知觉相关的脑部活动。

根据斯坦福大学神经科学家 Sergiu Paşca 领导的团队的说法，这克服了培养皿中类器官的局限性，并为我们在生命系统中模拟人类大脑发育和疾病提供了一个新平台。

Paşca在新闻发布会上解释说：“我的实验室一直在做的大部分工作都是为了在生物学水平上理解精神疾病，以便我们能够真正找到有效的疗法。许多精神疾病，如自闭症和精神分裂症，可能是人类独有的，或者至少，它们与人类大脑的独特特征有关。同时，研究活体人类大脑是不现实的，这就成了领域里的最大瓶颈。向动物体内移植人类细胞发育而来的3D类器官的技术，给予我们一直所需要的平台。”

2008年，科学家们曾取得重大突破：从诱导多能干细胞中培养出脑细胞。从成年人身上采集的成熟细胞经过逆向工程，使其恢复到干细胞的“空白”状态。

然后诱导干细胞发育成脑细胞，科学家们培养这些细胞形成名为类器官的类脑组织块。涉及大脑关键解剖区域，如起皱的外皮层，可用于近距离研究大脑的功能和发育。

尽管意义非凡，但体外皮质类器官也有局限性。因为它们与生命系统没有联系，它们没有完全成熟，这剥夺了研究人员观察它们如何与大脑其他主要部分整合的机会。

此外，培养皿中的大脑类器官无法揭示科学家可能发现的缺陷带来的行为后果。由于精神疾病是由行为定义的，这妨碍我们去识别这些疾病的生理特征。

在之前的研究中，科学家们试图通过将人脑类器官植入成年大鼠的大脑来克服瓶颈。由于发育不匹配，移植失败：类器官发育中的神经元无法与成年大鼠大脑完全发育的神经网络形成牢固联系。

因此，Paşca和同事们尝试了其他方法：将人类脑组织移植到新生大鼠的大脑上，而这些新生大鼠的大脑尚未发育成熟。

先在培养皿里培育人类皮质类器官，然后直接移植到几天大的幼鼠的体感皮层(负责接收和处理感觉信息的大脑区域)中。然后让这些大鼠再生长 140 天(大鼠在6到12周之间完全性成熟)。

科学家们研究了这批老鼠。他们对这些类器官进行了基因工程改造，以响应蓝光模拟：当蓝光照射在它们身上激活神经元时，经过刺激适应的老鼠会自动舔舐。

这表明，类器官不仅作为大鼠大脑的一部分发挥作用，还有助于推动寻求奖励的行为。

在行为测试之后，对大鼠实施安乐死，提取并解剖了它们的大脑，使研究人员能够在细胞水平上观察类器官的整合。他们发现类器官神经元比体外生长的任何神经元都要大得多，延伸到大鼠的大脑并与天然大鼠神经元形成网络。

与对照组相比，从蒂莫西综合征患者的细胞培育而出的类器官，在大鼠脑中的神经元形状不太精细，与周围脑组织形成不同的突触连接. 这是一个新发现，不可能在培养皿中发现。

尽管该平台仍有局限性，但团队认为它有可能成为破解大脑发育和疾病的强大新工具。

“我们预计，这个平台将使我们能够应用患者细胞发现新的脑电路级表型，这些表型原本难以捉摸。未来还可以测试新的治疗策略。”

该研究已发表在《自然》上。

https://www.sciencealert.com/scientists-spliced-human-brain-tissue-into-the-brains-of-baby-rats