科學家們從干細胞中培育出“迷你大腦”。然后，大腦的眼睛就發(fā)育了。

在實驗室中培養(yǎng)的迷你大腦干細胞科學家在 2021 年的一篇引人入勝的論文中報告說，自發(fā)發(fā)育出基本的眼睛結構。

在微小的、人源性的大腦上類器官在培養(yǎng)皿中生長，可以看到兩個雙側對稱的視杯生長，反映了人類胚胎中眼睛結構的發(fā)育。

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

“我們的工作強調(diào)了大腦類器官產(chǎn)生原始感覺結構的非凡能力，這些結構對光敏感，并含有與體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的細胞類型相似的細胞類型。神經(jīng)科學家杰伊·戈帕拉克里希南（Jay Gopalakrishnan）說德國杜塞爾多夫大學醫(yī)院。

“這些類器官可以幫助研究胚胎發(fā)育過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)膜細胞類型，用于個性化藥物測試和移植治療。

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

在這種情況下，這些干細胞被哄騙生長成腦組織斑點，沒有任何類似于思想、情緒或意識.

這種“迷你大腦”用于研究目的，在這些目的中，使用實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，測試藥物反應，或觀察某些不利條件下的細胞發(fā)育。

這一次，Gopalakrishnan和他的同事們試圖觀察眼睛的發(fā)育。

在之前的研究中，其他科學家使用胚胎干細胞來培養(yǎng)視杯，這種結構發(fā)育成幾乎整個眼睛在胚胎發(fā)育期間。其他研究已經(jīng)從誘導多能干細胞中開發(fā)了視杯狀結構。

Gopalakrishnan的團隊不是直接培養(yǎng)這些結構，而是想看看它們是否可以作為大腦類器官的一個組成部分生長。這將增加看到兩種類型的組織如何一起生長的好處，而不僅僅是孤立地生長光學結構。

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

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

先前在類器官開發(fā)方面的工作顯示了視網(wǎng)膜細胞的證據(jù)，但這些細胞沒有發(fā)展出光學結構，因此該團隊改變了他們的方案。他們沒有試圖在神經(jīng)分化的早期階段強迫純神經(jīng)細胞的發(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天時就形成了視杯，在50天時結構清晰可見。這與人類胚胎中眼睛發(fā)育的時間，這意味著這些類器官可能有助于研究這一過程的復雜性。

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

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

而且它是可重復的。在研究小組培養(yǎng)的314個大腦類器官中，73%開發(fā)了視杯。研究人員說，該團隊希望制定策略，使這些結構在更長的時間尺度上保持可行性，以便進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)元細胞類型的含有視囊泡的大腦類器官，為生成用于移植的個性化類器官和視網(wǎng)膜色素上皮片鋪平道路，”他們在論文中寫道.

“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)表在細胞干細胞.

本文最初發(fā)表于2021年8月。

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