据美国《纽约时报》网站9月16日报道,为进一步研究人类脑部疾病,科学家16日发布消息称,他们培育出了脑部布满数以百万计人类神经元的特殊小鼠。该研究标志着在体外复刻人类大脑复杂结构方面取得了惊人进展。
这项研究成果发表于英国《自然》杂志。主导该研究的斯坦福大学神经科学家塞尔久·帕什卡博士说:“这些小鼠是否会出现某些功能增强?它们会不会比其他小鼠表现更好?”
帕什卡及其团队定期与伦理学家探讨该研究带来的影响。他们持续密切观察这些小鼠,分析其行为。迄今为止,这些小鼠的行为大体上同普通小鼠无异。
帕什卡说:“根本分辨不出差别。”未参与该研究的其他专家也认同这一结论。
英国医学研究委员会分子生物学实验室的发育神经生物学家马德琳·兰卡斯特表示:“其所有行为都不属于人类行为。”
帕什卡之所以耗费数年培育这些小鼠,是因为研究人类脑部疾病的难度超乎想象。
21世纪初,科学家在实验室培育微型复刻组织,即类器官,从而找到了研究人类大脑的新方法。神经科学家利用类器官观察大脑早期发育过程,并研究发育过程如何出现异常。
但类器官并不能完美替代人类大脑。与真实人脑相比,它们体积极小,无法接收外界信号,也没有血管供给营养。
因此,科学家尝试将人脑类器官移植到啮齿动物体内,以此改良人脑类器官。美国索尔克生物研究所的神经科学家弗雷德·盖奇及其团队在2018年首次实现该技术。
在2022年发表的后续研究中,研究人员将人脑类器官植入成年小鼠脑部的视觉中枢。科学家发现,闪光刺激能够同时激活小鼠神经元与人类神经元。
在斯坦福大学,帕什卡团队将人脑类器官植入幼鼠体内。类器官持续生长,神经元也长得更长。
不过,这类移植实验也存在局限。科研人员必须手术切除大鼠的部分脑组织,为类器官腾出空间。
七年前,帕什卡团队决定采用全新方案。他们首先对小鼠进行基因编辑,使小鼠脑部部分区域缺失。
随后,帕什卡团队寻找志愿者捐献细胞,用于培育大脑类器官。研究人员告知志愿者,这些细胞最终可能被植入动物体内。
科学家接着培育由人类大脑皮层细胞构成的类器官,并将类器官放入基因编辑小鼠脑部的空缺部位。
这些小鼠经过基因改造后,不存在免疫系统,因此不会排斥人体组织。
类器官顺利存活,依靠小鼠颅腔内液体获取养分,之后同小鼠脑部的血管建立连接。这些人类神经元从几十万个增殖至400万个。
并未参与该研究的艾伦脑科学研究所所长曾红葵表示:“这是一项重要的概念验证,证明我们可以在小鼠体内构建这种以人类细胞为主的大脑皮层。”(编译/林朝晖)
