中科西部研究院:在大脑里培养干细胞,神经疾病有望攻克!

2021-06-09 22:56:02 142

人类大脑可谓世界上复杂的构造,它有千亿个互相联系的神经元,这使得神经科学家难以真正了解它是如何运转的。

虽然科学家已经知道大脑的哪个区域控制着哪一种功能,但不了解链接大脑不同区域的回路。为此,美国科学家领衔启动名为“人脑回路图谱”项目,将绘制健康人脑的所有回路。

近20年来,脑科学成为发展快的学科之一,是发达科学研究“皇冠上的明珠”。美国国会将20世纪10年称为“脑的十年”,日本也曾制定“脑科学时代”计划,德国、英国、瑞士等也都制定了本国的神经科学研究计划。

美国公布了“推进创新神经技术脑研究计划(简称’脑计划’)”。无独有偶,欧盟委员会也在该年年初宣布,人脑工程和石墨烯两大科技入选“未来新兴期间技术项目”。

欧盟的大脑工程和美国的“脑计划”,究竟有何区别?前者是借助大型计算机模拟完整的人脑;后者是研究人类大脑活动的所有神经元,绘制详尽的神经回路图谱,探索神经元、神经回路与大脑功能间的关系。

两个“大脑计划”将推动神经科学领域研究技术的创新与发展,被认为是继人类基因组计划后宏大的研究项目,并且同样需要不同领域的科学家和工程师共同参与,中国也有很多科学家参与研究。

大脑细胞的培养当前人造的东西越来越多,不稀奇,但是,大脑也可以培养出来,这不仅是一则爆炸性的新闻,更是医学界的壮举。乍一看,悬浮在玻璃瓶里的球状物,就是一个生物组织!可别小看这玩意儿,它是在实验室里培养出来的“人类胚脑”。

奥地利维也纳分子生物研究所的科学家们从人体皮肤细胞着手,在干细胞阶段进行“重新编程”,经过两个半月后获得了“人类胚脑”,它相当于在母体两个月大的胎儿大脑,也就是说未发育成熟的可以思考的器官被培养出来了。虽然这只是处于初级阶段,但其可行性已经被证实了。

微型大脑终形成:细胞在超微粒中自行组织,直到9周后形成一个直径约为4毫米的人类胚脑(大小为新生儿的大脑的1/75。这次试验成功的关键,不在于材料。科学家采用传统方法取得干细胞,再把干细胞转化成神经外胚层(今后演变成胚脑内细胞的外膜、大脑和神经系统的所有构造),随之将这些细胞包裹进凝胶超微粒中,其中含有所培育细胞生长和发育必需的营养。这是成功的步。其次将微粒始终处于悬浮状态,而不是平铺在培养皿内。这些微粒不受动力的影响,不变形,不下沉。

科学家培育的胚脑,在保温箱中存放了9周以上,但是它没有继续发育。因为组织缺少血管系统,生长和发育会停止。目前,还无法重建血管系统。

这项研究的成功,引起医生们的极大兴趣。他们希望能用胚脑进行一些测试,如药物在妊娠初期的毒性,或者从某个病人的细胞着手,研究和大脑发育相关的疾病。