科學(xué)家們從干細(xì)胞中培育出“迷你大腦”。然后，大腦的眼睛就發(fā)育了。

在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)的迷你大腦干細(xì)胞科學(xué)家在 2021 年的一篇引人入勝的論文中報(bào)告說(shuō)，自發(fā)發(fā)育出基本的眼睛結(jié)構(gòu)。

在微小的、人源性的大腦上類器官在培養(yǎng)皿中生長(zhǎng)，可以看到兩個(gè)雙側(cè)對(duì)稱的視杯生長(zhǎng)，反映了人類胚胎中眼睛結(jié)構(gòu)的發(fā)育。

這一令人難以置信的結(jié)果將幫助我們更好地了解眼睛分化和發(fā)育的過(guò)程，以及眼部疾病。

“我們的工作強(qiáng)調(diào)了大腦類器官產(chǎn)生原始感覺(jué)結(jié)構(gòu)的非凡能力，這些結(jié)構(gòu)對(duì)光敏感，并含有與體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞類型相似的細(xì)胞類型。神經(jīng)科學(xué)家杰伊·戈帕拉克里希南（Jay Gopalakrishnan）說(shuō)德國(guó)杜塞爾多夫大學(xué)醫(yī)院。

“這些類器官可以幫助研究胚胎發(fā)育過(guò)程中的腦眼相互作用，模擬先天性視網(wǎng)膜疾病，并產(chǎn)生患者特異性視網(wǎng)膜細(xì)胞類型，用于個(gè)性化藥物測(cè)試和移植治療。

大腦類器官不是真正的大腦，正如你可能認(rèn)為的那樣。它們是從誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（從成年人身上收獲并逆向工程成干細(xì)胞）生長(zhǎng)而成的小型三維結(jié)構(gòu)，具有生長(zhǎng)成許多不同類型的組織的潛力。

在這種情況下，這些干細(xì)胞被哄騙生長(zhǎng)成腦組織斑點(diǎn)，沒(méi)有任何類似于思想、情緒或意識(shí).

這種“迷你大腦”用于研究目的，在這些目的中，使用實(shí)際的活體大腦是不可能的，或者至少在倫理上是棘手的——例如，測(cè)試藥物反應(yīng)，或觀察某些不利條件下的細(xì)胞發(fā)育。

這一次，Gopalakrishnan和他的同事們?cè)噲D觀察眼睛的發(fā)育。

在之前的研究中，其他科學(xué)家使用胚胎干細(xì)胞來(lái)培養(yǎng)視杯，這種結(jié)構(gòu)發(fā)育成幾乎整個(gè)眼睛在胚胎發(fā)育期間。其他研究已經(jīng)從誘導(dǎo)多能干細(xì)胞中開發(fā)了視杯狀結(jié)構(gòu)。

Gopalakrishnan的團(tuán)隊(duì)不是直接培養(yǎng)這些結(jié)構(gòu)，而是想看看它們是否可以作為大腦類器官的一個(gè)組成部分生長(zhǎng)。這將增加看到兩種類型的組織如何一起生長(zhǎng)的好處，而不僅僅是孤立地生長(zhǎng)光學(xué)結(jié)構(gòu)。

“眼睛發(fā)育是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，了解它可以為早期視網(wǎng)膜疾病的分子基礎(chǔ)奠定基礎(chǔ)。研究人員在他們的論文中寫道.

“因此，研究視囊泡至關(guān)重要，視囊泡是眼睛的原基，其近端附著在前腦上，對(duì)于正常的眼睛形成至關(guān)重要。

先前在類器官開發(fā)方面的工作顯示了視網(wǎng)膜細(xì)胞的證據(jù)，但這些細(xì)胞沒(méi)有發(fā)展出光學(xué)結(jié)構(gòu)，因此該團(tuán)隊(duì)改變了他們的方案。他們沒(méi)有試圖在神經(jīng)分化的早期階段強(qiáng)迫純神經(jīng)細(xì)胞的發(fā)育，而是在培養(yǎng)基中加入醋酸視黃醇作為眼睛發(fā)育的輔助手段。

他們精心照料的嬰兒大腦早在發(fā)育30天時(shí)就形成了視杯，在50天時(shí)結(jié)構(gòu)清晰可見(jiàn)。這與人類胚胎中眼睛發(fā)育的時(shí)間，這意味著這些類器官可能有助于研究這一過(guò)程的復(fù)雜性。

還有其他含義。視杯包含不同的視網(wǎng)膜細(xì)胞類型，這些視網(wǎng)膜細(xì)胞組織成對(duì)光做出反應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，甚至包含晶狀體和角膜組織。最后，這些結(jié)構(gòu)顯示出與腦組織區(qū)域的視網(wǎng)膜連接。

“在哺乳動(dòng)物的大腦中，視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的神經(jīng)纖維伸出與它們的大腦目標(biāo)連接，這是以前從未在體外系統(tǒng)中展示過(guò)的方面，”Gopalakrishnan 他說(shuō).

而且它是可重復(fù)的。在研究小組培養(yǎng)的314個(gè)大腦類器官中，73%開發(fā)了視杯。研究人員說(shuō)，該團(tuán)隊(duì)希望制定策略，使這些結(jié)構(gòu)在更長(zhǎng)的時(shí)間尺度上保持可行性，以便進(jìn)行具有巨大潛力的更深入的研究。

“可以開發(fā)具有高度特化神經(jīng)元細(xì)胞類型的含有視囊泡的大腦類器官，為生成用于移植的個(gè)性化類器官和視網(wǎng)膜色素上皮片鋪平道路，”他們?cè)谡撐闹袑懙?/a>.

“我們相信（這些）是下一代類器官，有助于模擬早期神經(jīng)發(fā)育障礙引起的視網(wǎng)膜病變。

該研究已發(fā)表在細(xì)胞干細(xì)胞.

本文最初發(fā)表于2021年8月。

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