人腦組織在老鼠體內培育成功，總共存活了 233 天！

來自專欄 DeepTech深科技

人腦是個複雜的組織系統，由極其多樣化的神經元組成，並且只有具有活性時才能觀察到神經元活動，研究其在活體內的功能。這種複雜性使得神經科學研究成為了一項艱巨的任務，尤其是在神經發育及退行性疾病方面。

多年以來，人們嘗試使用多種不同的方法觀察活動人腦的生長和運作，如在體神經元記錄（Neuron recording）、經顱磁刺激（Transcranial magnetic stimulation，TMS）、功能性核磁共振成像（fMRI）、事件相關電位（Event-related potentials, ERP）、近紅外光譜成像（near-infrared spectroscopy NIRS）等，而近些年來不斷發展的類器官（Organoid）技術為人腦的研究開闢了一篇新天地。

類器官帶來的新切入點

類器官（Organoid）是一種在體外製造的小型三維簡化版人體器官，它能夠顯示逼真的人體顯微解剖結構。由來源於組織、胚胎幹細胞或誘導多能幹細胞中的一個或多個細胞分化而來，因為擁有自我更新與分化能力，它可以在三維培養中自行組織自身的結構。類器官技術自2010年開始發展迅速。

人腦類器官與大腦皮層和脈絡叢神經元層的神經結構最為相似，在某些情況下，也可以形成類似於視網膜、腦膜和大腦海馬的結構。

目前，研究由幹細胞誘導分化而來的人腦「類器官」是科學家了解人腦的一種可靠途徑，然而，人腦類器官在培養皿中往往存活不超過5周。

鼠腦與人腦類器官結合

來自Salk研究中心的研究者們近日將黃豆大小的一塊人腦類器官植入老鼠體內，令人吃驚的是，這塊腦組織成功地從老鼠的血供獲取養分，並表現出同新生兒大腦一樣的特性和生長方式，存活了233天。

Salk的研究團隊發現，只要向大腦類器官提供持續血液供應，類器官就能擁有更長的存活時間。因此他們移除了一部分血供豐富區域的老鼠腦組織，以人腦類器官替代。

手術成功後，有史以來第一次，老鼠的血管攜帶著新鮮血液湧入人腦類器官內。獲得滋養的類器官生長出新的神經元和一種名為星形膠質細胞的神經元支持細胞。宿主不僅為人腦類器官提供了血供，類器官神經細胞之間與宿主器官之間更形成了複雜的同步聯結，這或許可以幫助人類進一步了解大腦疾病。

遺憾的是，人腦組織並沒有讓這隻老鼠變聰明或產生自我意識。在接受移植後第一天，移植鼠在迷宮內的出錯次數降低，而在第二天它的表現又恢復到了普通老鼠水平。

精神疾病與腦損傷患者的希望

人腦類器官是一種研究工具，用於了解疾病在病理學上的發展機制，研究人員能夠利用它在體外觀察人類神經組織的發育機制以及研究人類精神疾病的根源，甚至還能觀測這些細胞如何受各種藥物混合物或基因改造的影響。

曾有研究者利用患者的特異性誘導多能幹細胞培育出頭小畸形（Microcephaly）的人腦類器官，發現該器官在生長過程中先表現出過快的成長趨勢，隨後進入緩慢生長期，揭示了頭小畸形患者大腦的發育進程。『

對於某些神經發育型疾病，如果不製造一種能從頭開始生長發育的疾病模型，則很難理解其病情進展。這種疾病模型在小鼠中難以複製，因為鼠腦缺乏人腦的發育階段。因此類器官技術的發展也為精神分裂症、自閉症譜系障礙（ASD）等發展障礙患者帶來了福音。

此外，人腦類器官也能用於觀測癲癇大腦的神經元異常生長連接方式以及阿爾茨海默症患者神經細胞的病理改變。

前文這項新發布的研究成果不僅使類器官培育領域向前邁進了一大步，並且對於精神疾病和腦損傷的治療提供了新思路。科學家們相信，通過在實驗室動物身上培育人腦類器官，可以更清晰地理解人腦的正常及異常發育方式。

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