英国《自然》发表的一项神经科学研究发现,人类干细胞来源的类脑组织能与新生大鼠的大脑整合,还会影响其行为。研究结果或能提高人们构建人类神经精神疾病实际模型的能力。

人类干细胞培养的大脑类器官是一种很有潜力的平台,可以模拟人类发育和疾病。然而,体外生长的类器官缺少在真实有机体中存在的各种连接,这会限制类器官的成熟,让它们无法与其他控制行为的神经环路整合,因而会影响类器官模拟具有遗传复杂性和行为特征的神经精神疾病的能力。之前的研究试图将人脑类器官植入成年大鼠的大脑,但这些细胞在植入后无法完全成熟。

美国斯坦福大学研究团队此次将人脑类器官植入新生大鼠大脑的体感皮层中,体感皮层是负责从全身接收和处理感觉信息的脑区,包括触觉。他们发现,该类器官能发育成熟,部分能与神经环路整合,并在大鼠大脑中具有功能性。这种整合让研究人员能在人细胞的活动与动物习得行为之间建立关联,证明植入的神经元可以调节大鼠的神经元活动,并能诱导追求奖赏的行为。

此外,在研究人员转动大鼠胡须时,该类器官中的一组神经元出现了活动迹象,说明植入的神经元能对感觉刺激产生反应。他们还发现,在植入来源于3名蒂莫西综合征(一种与心脏问题有关的严重遗传病)患者的细胞时,特定的神经元缺陷会被凸显出来,说明这种植入技术能揭示之前未知的疾病特征。

研究团队表示,该技术或能作为一种很强大的资源,补充对人脑发育和疾病的实验室研究。进一步研究有望让人们利用患者来源的细胞,揭开本来无从了解的疾病特征。

这次惊天动地的“人鼠大脑结合”,最值得注意的一点,是团队观察到当他们刺激该类脑器官时,可以训练大鼠的奖励相关行为,比如舔舐水等,而没有接受移植的大鼠则不会有类似的反应。这说明:人脑类器官已经参与到了大鼠的“学习”中,而且人脑类器官在它的宿主体内形成了合适、成熟的组织。这一成果不但将类器官研究推向了全新高度,还意味着,一个更贴近现实的疾病研究系统正向人类走来。