日前，一篇刊登在國(guó)際雜志Nature Neuroscience上題為“Long-term maturation of human cortical organoids matches key early postnatal transitions”的研究報(bào)告中，來自加利福尼亞大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究在實(shí)驗(yàn)室中培育出了一種新型的迷你大腦類器官，其就像嬰兒的大腦一樣成熟。研究者表示，這種由人類干細(xì)胞所衍生的三維模擬大腦類器官能夠以與人類大腦發(fā)育驚人相似的方式成熟。

文章中，研究人員對(duì)在實(shí)驗(yàn)室中培育了長(zhǎng)達(dá)20個(gè)月的大腦類器官進(jìn)行了廣泛的遺傳特性分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些3-D類器官能遵循一種內(nèi)部時(shí)鐘，該時(shí)鐘能引導(dǎo)其成熟并與人類發(fā)育的時(shí)間軸相同步。醫(yī)學(xué)博士Geschwind表示，這是一項(xiàng)最新的研究，截止到現(xiàn)在，還沒有科學(xué)家能夠在這么長(zhǎng)的時(shí)間里培育并且表征出這種類器官，也沒有科學(xué)家能在實(shí)驗(yàn)室中重現(xiàn)人類大腦發(fā)育的大部分情形。

本文研究或許是后期進(jìn)行更為深入研究的推動(dòng)力，而且目前研究人員已經(jīng)證明，這些類器官能夠成熟并復(fù)制出正常人類發(fā)育的多個(gè)方面，并使其能作為科學(xué)家們?cè)谂囵B(yǎng)皿中研究人類疾病的良好模型。研究人員能利用誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（ips cells）制造人類大腦類器官，而這些誘導(dǎo)多能干細(xì)胞來自于皮膚細(xì)胞或血細(xì)胞，科學(xué)家們會(huì)對(duì)這些細(xì)胞進(jìn)行重編程使其進(jìn)入胚胎干細(xì)胞樣階段，從而就能制造出任何類型的細(xì)胞了。

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隨后研究人員會(huì)將這些ips細(xì)胞暴露于一種特殊的化學(xué)物質(zhì)混合制劑中，從而其就會(huì)受到影響并被制造出人類大腦某個(gè)區(qū)域的細(xì)胞；隨著時(shí)間的推移以及合適的條件，細(xì)胞就會(huì)自組裝來制造出3-D結(jié)構(gòu)，并能夠展現(xiàn)出人類大腦發(fā)育的多個(gè)方面。人類干細(xì)胞所衍生的類器官有望徹底改變科學(xué)家們的醫(yī)學(xué)實(shí)踐，讓研究人員前所未有地理解包括大腦在內(nèi)的復(fù)雜器官是如何發(fā)育以及對(duì)疾病產(chǎn)生反應(yīng)的。

多年來，研究人員一直在培育人類大腦類器官來研究人類神經(jīng)系統(tǒng)和神經(jīng)發(fā)育障礙，比如癲癇癥、自閉癥和精神分裂癥等。由于人們普遍認(rèn)為，組成這些類器官的細(xì)胞仍然停留在類似于胎兒發(fā)育的狀態(tài)，這些模型的實(shí)用性就受到了很大的阻礙；本文研究結(jié)果表明，將這些細(xì)胞培養(yǎng)至成熟狀態(tài)是有可能的，這或許有望幫助科學(xué)家們更好地研究成年階段疾病發(fā)生的分子機(jī)理，比如精神分裂癥或癡呆癥等。

研究者Geschwind說道，科學(xué)家們對(duì)于用于人類疾病研究的干細(xì)胞模型非常感興趣，本文研究工作代表了一個(gè)重要的里程碑，其表明了人類大腦發(fā)育的哪些方面是以較高的保真度被建模的，哪些基因在體外表現(xiàn)良好，以及何時(shí)最適合進(jìn)行建模；同樣重要的是，我們提供了一種基于無偏倚的基因組分析框架來評(píng)估體外模型在體內(nèi)的發(fā)育和功能表現(xiàn)。此外，研究人員還提供了一種名為GECO的工具來供科學(xué)家們?yōu)g覽他們感興趣的基因，并用于測(cè)定體外和體內(nèi)大腦之間的保真度。

最后研究者Aaron Gordon表示，相關(guān)研究結(jié)果表明，這些3-D大腦類器官能遵循一種特殊的內(nèi)部時(shí)鐘，其在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的發(fā)展與活體體內(nèi)的變化是平行的。本文研究是一項(xiàng)了不起的研究發(fā)現(xiàn)，這些類器官在280天左右的培養(yǎng)中達(dá)到了成熟狀態(tài)，此后其就能開始模擬嬰兒大腦的各個(gè)方面，包括一些已知的神經(jīng)遞質(zhì)信號(hào)傳導(dǎo)的生理學(xué)改變。（生物谷世聯(lián)博研Bioexcellence）

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