人干细胞培养的大脑类器官是模拟人类发育和疾病的一个很有潜力的平台。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。这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。之前有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。

2022年10月12日，斯坦福大学的 Sergiu Pa?ca 实验室在 Nature 期刊发表了题为：Maturation and circuit integration of transplanted human cortical organoids 的研究论文。

这项研究发现，人干细胞来源的类脑组织能与新生大鼠的大脑整合，还会影响大鼠行为。研究结果或能提高我们构建人类神经精神疾病实际模型的能力。

在这项研究中，研究团队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。

从人干细胞中培育出来的人类神经元移植到大鼠大脑中（右）比在培养皿中培养（左）生长得更充分

他们发现，该大脑类器官能发育成熟，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。

将人类大脑器官（左侧亮绿色）移植到新生大鼠的大脑中，创造出混合大脑，二者的神经元相互连接

此外，该类器官中的一组神经元在研究人员转动大鼠胡须时出现了活动迹象，说明植入的神经元能对感觉刺激产生反应。研究团还发现，在植入来源于三名蒂莫西综合征（Timothy Syndrome，一种与心脏问题有关的严重遗传病）患者细胞的大脑类器官时，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。进一步研究也许能让我们利用患者来源的细胞揭开本来无从了解的疾病特征。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05277-w

转自：“生物世界”微信公众号

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