哈佛科学家把人类脑类器官养到5年创纪录,最老的已7岁;老神经元移植后仍按自身年龄发育,提示存在细胞内在发育时钟。
哈佛科学家把人类脑类器官的存活纪录推到5年,实验室里最老的类器官已经7岁,是目前存活最久的实验室人脑组织。类器官由干细胞在培养皿中三维分化而成,重现人脑的细胞组织与电活动,比二维细胞培养更接近真实器官,还能自发形成皮层样的分层结构。培育过程需要精确控制营养、氧气与基质条件,稍有偏差就长不成形。这类模型是神经科学近年的热点,但多数实验室只养几周到几个月,因为类器官没有血管,养分靠扩散渗透,中心区域容易缺氧坏死,长期培养难度极高。
多年来,这些类器官在无血管条件下存活多年,本身已是技术上的突破。它们长出神经元、胶质细胞,建立起持续的电连接。神经元是传递电信号的主体,胶质细胞负责支持、清洁与绝缘,两者共同构成可记录的电活动网络,放电模式随年龄变化,与真实大脑的发育轨迹吻合。虽然缺少身体,发育进程却模仿自然发育。研究者最意外的发现来自移植实验:把较老的神经元植入较年轻的类器官,它们没有随新环境变年轻,而是继续按自己的年龄发育。移植实验的设计思路,是区分发育程序究竟由细胞内在机制还是外部环境决定。这揭示了一种细胞内在的发育时钟,成熟进度由细胞自身计时,即便移植到更年轻的环境,也不会被重新设置。
团队想借此研究大脑发育后期阶段与相关疾病,但现有培养方式太慢,五年才成熟,他们正在寻找更快的生长方法,以便投入实际研究。长期模型也可用于测试药物对成熟脑组织的长期作用,许多脑研究无法在活体人脑上做,类器官提供了可重复的实验对象。研究者说,他们被结果"震惊"了,这证明类器官的成熟程度远超早期阶段,长期体外培养可以支撑对晚发育期大脑的观察,也让科学家第一次能在体外追踪人类大脑的晚期发育。最老的样本已7岁,研究者并未停下,希望用更快的方法培育更多长期样本。
成果在8月25日经多家媒体广泛报道,重要性评分5.1,位列当天被分析的三万三千多篇新闻的前1.3%。同题报道提到,实验室另有类器官已达7岁,进一步支持这类模型用于研究成年期大脑疾病的潜力。
原文:https://www.iflscience.com/record-breaking-human-mini-brains-kept-alive-for-5-years-and-appear-to-age-like-the-real-thing-84459