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科学家培育出“迷你大脑”干细胞,随后发育出

原标题:科学家培育出“迷你大脑”干细胞,随后发育出能“看得见”的眼睛 来源:cnBeta.COM

据外媒报道,近日,科学家在一篇新论文中报告称,在实验室中由干细胞培养的迷你大脑已经具备了自发发育出基本眼睛结构的能力。在培养皿中生长的微小的人类衍生类脑器官上,可以看到两个两侧对称的视杯在生长,这反映了人类胚胎中眼睛结构的发展。

科学家培育出“迷你大脑”干细胞,随后发育出

这一令人难以置信的结果将帮助我们更好地去理解眼睛的分化和发育过程以及眼部疾病。

杜塞尔多夫大学医院的神经科学家Jay Gopalakrishnan指出:“我们的工作强调了大脑类器官产生原始感觉结构的显著能力,这种感觉结构是光敏的,并且还拥有跟身体中发现的类似的细胞类型。这些类器官可以帮助研究胚胎发育期间的脑-眼相互作用、为先天性视网膜疾病建模并为个性化药物测试和移植治疗生成患者特定的视网膜细胞类型。”

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类脑器官不是真正的大脑,它们是由诱导多能干细胞培育(iPSCs)而成的小型三维结构。iPSCs是从成人身上提取的细胞,然后通过逆向工程转化成干细胞,它们有潜力长成许多不同类型的组织。

在这种情况下,这些干细胞被诱导成长为一些没有任何类似思想、情感或意识的脑组织。这种“迷你大脑”被用于研究目的,在这些研究中,使用真实的活体大脑是不可能的,或至少在伦理上是棘手的--比如测试药物反应,或在某些不利条件下观察细胞发育。

这一次,Gopalakrishnan和他的同事试图观察眼睛的发育。

在之前的研究中,其他科学家使用胚胎干细胞来培育视杯,这种结构在胚胎发育期间几乎能发育成整个眼睛。其他研究也已经从iPSCs中发展出了视觉杯状结构。

不过Gopalakrishnan的团队不是直接培育这些结构,而是想看看它们是否可以作为大脑类器官的一个完整部分来培育起来。这将增加观察两种组织如何一起生长的好处,而不仅仅是单独生长的光学结构。

研究人员在论文中写道:“眼睛的发育是一个复杂的过程,了解它可以为早期视网膜疾病的分子基础奠定基础。因此,研究视神经泡至关重要,视神经泡是眼睛的原基,其近端连接到前脑,这对眼睛的正常形成至关重要。”

之前在发展类器官方面的工作虽然有提供了视网膜细胞的证据,但它们没有发展光学结构,所以团队调整了他们的方向。他们没有试图在神经分化的早期阶段强迫纯神经细胞的发育,另外还在培养基中加入醋酸视黄醇以帮助眼睛的发育。

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据了解,研究人员精心照料的“婴儿脑”早在发育30天就形成了视神经杯,在50天时结构清晰可见。这跟人类胚胎中眼睛发育的时间一致,这意味着这些类器官可能有助于研究这一过程的复杂性。

此外还有其他影响。这些视杯中含有不同类型的视网膜细胞,它们会组织成对光线有反应的神经网络甚至还含有晶状体和角膜组织。最后,这些结构会显示出视网膜跟脑组织区域的连接。

Gopalakrishnan表示:“在哺乳动物的大脑中,视网膜神经节细胞的神经纤维向外延伸从而跟它们的大脑目标连接,这在体外系统中从未显示过。”

它是可再生的。在研究小组培育的314个大脑器官中,73%发育出了视神经杯。研究人员指出,该团队希望开发出一种策略从而使这些结构在更长的时间尺度上可行,这在将来能展开更深入的研究。

他们在论文中写道:“可以开发出具有高度特化神经元细胞类型的含视囊的脑器官,这为产生个性化的器官和视网膜色素上皮片进行移植铺平了道路。我们相信(这些)是下一代的类器官,有助于对早期神经发育障碍产生的视网膜疾病进行建模。”