加州大學(xué)洛杉磯分校 Eli 和 Edythe Broad 再生醫(yī)學(xué)和干細(xì)胞研究中心的研究人員開(kāi)發(fā)了大腦類(lèi)器官——從人類(lèi)干細(xì)胞中生長(zhǎng)出來(lái)的 3D 類(lèi)腦結(jié)構(gòu)——顯示出類(lèi)似于活人大腦中發(fā)現(xiàn)的有組織的活動(dòng)波。
然后，在研究源自神經(jīng)系統(tǒng)疾病雷特綜合征患者的干細(xì)胞生長(zhǎng)的類(lèi)器官時(shí)，科學(xué)家們能夠觀察到類(lèi)似于癲癇發(fā)作的電活動(dòng)模式，這是該病的標(biāo)志。
今天發(fā)表在《自然神經(jīng)科學(xué)》雜志上的這項(xiàng)研究拓寬了可以在類(lèi)器官中研究的大腦狀況列表，并進(jìn)一步說(shuō)明了這些基于人體細(xì)胞的模型在研究疾病的根本原因和測(cè)試潛在療法方面的價(jià)值。
“這項(xiàng)工作表明我們可以制造出類(lèi)似于真實(shí)人腦組織的類(lèi)器官，并可用于準(zhǔn)確復(fù)制人腦功能和疾病的某些特征，”Broad 干細(xì)胞研究中心成員、該研究的資深作者 Bennett Novitch 說(shuō)。學(xué)習(xí)。
在過(guò)去的十年里，研究人員發(fā)現(xiàn)了如何從人體中提取細(xì)胞，如皮膚或血細(xì)胞，在實(shí)驗(yàn)室中誘導(dǎo)它們成為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞或 iPS 細(xì)胞，然后引導(dǎo)這些細(xì)胞形成任何類(lèi)型的在體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞——包括神經(jīng)元?？茖W(xué)家現(xiàn)在甚至可以鼓勵(lì) iPS 細(xì)胞聚集成 3D 形式，創(chuàng)造出看起來(lái)更像微型人體器官的類(lèi)器官，而不是平皿中的細(xì)胞。
這一進(jìn)步使科學(xué)家們能夠研究一個(gè)人的細(xì)胞如何與正常人不同，并進(jìn)行在活人中不可能進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)——操縱腎細(xì)??胞的遺傳學(xué)，或使用肺類(lèi)器官來(lái)研究 如何感染并損害肺部，例如。
然而，當(dāng)涉及到人腦時(shí)，創(chuàng)建一個(gè)模仿器官結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的類(lèi)器官尤其具有挑戰(zhàn)性。讓細(xì)胞像在人腦中一樣組織起來(lái)只是戰(zhàn)斗的一部分。
這些細(xì)胞還必須相互連接，并像人腦中的神經(jīng)元一樣發(fā)揮作用。健康的人類(lèi)腦細(xì)胞不僅會(huì)響應(yīng)刺激而在整個(gè)大腦中發(fā)送電信號(hào)，而且還會(huì)產(chǎn)生稱(chēng)為神經(jīng)振蕩或腦電波的協(xié)調(diào)活動(dòng)波。腦電波的不同模式與特定活動(dòng)有關(guān)——例如學(xué)習(xí)或睡眠——而這些模式的異常可能是疾病的征兆。
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