人工迷你脑 可模拟神经发育疾病(图)
发表:2013-09-02 01:29
图说:“迷你人造脑”只有一颗豌豆大小,未来却可能成为许多神经疾病研究的突破关键。
【看中国2013年09月02日讯】“太惊人了!”“成就非凡!”研究人员利用干细胞,成功研发出人造大脑,未来将用于神经发育疾病的研究。实验室培育中的人造大脑,大小近似豌豆,发育程度约等于9周胎儿的大脑,但不具有思考能力,也无法继续生长及发育。
澳洲科学院分子生物科技研究所团队发表于《自然》期刊的研究指出,研究人员利用干细胞或表皮细胞,成功培育出神经外胚层;神经外胚层是胚胎阶段的细胞组织,最后会发育成大脑与脊髓。人造脑造型迷你,长到4公厘之后停止生长,没有展现思考能力。
迷你脑“五脏俱全”
研究人员在一块水滴大小的胶状物当中,培养神经外胚层,这些原始的细胞会自己长成大脑的某些部位,包括大脑皮质、视网膜,甚至还有很早期的海马回;海马回在发育成熟的大脑中,被认为是处理记忆的区域。迷你脑在2个月之内长到4公厘,之后就不再生长;经过比对,认为近似9周大胚胎的脑部结构。
迷你脑虽然不再发育,却能“存活”将近1年,由于没有血管系统,所以养分及氧气的供给,只限于组织表面,没办法像真实的人脑,可以深入脑组织内部。研究者推测,这些限制或许是人造脑发育程度有限,且不具思考功能的原因之一。
参与实验的诺里区博士,把这颗迷你脑称作是一种“类器官”;诺里区说,“我们目前的计画,并不是要制造一颗1比1的真人脑出来。”研究团队主要是希望建立一个发育中的脑部模型,应用于研究某些脑部发育相关的先天性缺陷。
应用于神经发育疾病
例如神经分裂症的患者,虽然多在青壮年时期出现病征,但一般认为,精神分裂是更早期脑部发育过程出问题的结果。诺里区说,“我们未来计画以人造脑为模型,应用在精神分裂或自闭症的研究。”
研究人员目前运用迷你脑来研究“畸形小头症”,也就是因脑部发育不完全,所以脑比常人小的异常状态。人造脑模拟病人胚胎时期,脑部发育的过程,结果显示,小头症病人的细胞“太急于分化”,一般细胞会先分裂到某个足够的数量之后,才开始分化,最后形成组织或器官;但患者细胞在数量不足的时候,就开始进行脑组织细胞的分化。
目前不具思考能力
伦敦帝国理工学院教授保罗马修接受《BBC》采访时指出,虽然诺里区团队的人造脑实在很小,但是结构及某些生理现象,真的很像人脑。“这实在太教人兴奋了!”但马修也表示,人类大脑的运作是各脑区紧密连结的结果,人造脑目前呈现几个初期的脑区,看不出彼此之间有功能上的关联。
尽管学术界普遍认为,在这个发育阶段的脑组织进行实验,不至于带来道德上的问题,但诺里区本人,倾向不再进一步培养发育程度更高的人造脑,“毕竟想起来会觉得有些不舒服。”该团队研究的方向,仍将着重在发育过程对疾病的影响。
代替动物实验
英国普利茅斯大学认知研究所博士马丁寇斯指出,疾病相关研究势必要进行药物实验,影响情绪、知觉、动作及疼痛的药物实验都相当热门,但由于人造脑还未发展出联合运作的能力,现行的药物实验,“可能对人造脑根本不痛不痒。”,因此还无法应用在临床疾病的研究。
人造脑其他的应用,将可能让动物保育团体拍手叫好。目前许多神经科学实验,都必须牺牲各种品系的大小鼠,未来如果实验所需的范围侷限在脑部,就可以采用人造脑的技术,除了减少生命的浪费,也可以降低实验的难度。
来源:台湾醒报
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