人類幹細胞轉化為類腦組織技術

所謂的類器官技術已經徹底改變了研究者在實驗室中培養和研究人體組織的能力。但當涉及到大腦時，此前的模型並不完全完整。美國凱斯西儲大學醫學院的一項新研究彌補了這個缺失的環節。在7月25日發表於Nature Methods雜誌的文章中，研究人員展示了如何培養大腦「類器官」——一個培養皿中的微器官，它包含了人類大腦皮層中發現的所有主要細胞類型。

「我們已經採取了類器官培養系統，並增加了中樞神經系統中的第三種主要細胞類型——少突膠質細胞——現在更準確地表達了人類大腦發育過程中發生的細胞間相互作用，」Paul Tesar博士、凱斯西儲大學醫學院遺傳學和基因組科學Donald 教授和Ruth Weber Goodman助理教授說。

少突膠質細胞對健康的大腦至關重要。他們製造髓鞘（一種包裹和支持神經細胞連接的脂肪物質，就像電線周圍的絕緣體），沒有它，神經細胞不能有效溝通，並會變壞。許多神經系統疾病是由髓鞘缺陷引起的，包括多發性硬化症和罕見的兒科遺傳病。

「這是一個幫助了解人類發展和神經系統疾病的強大平台。」Tesar說，「使用幹細胞技術，我們可以在實驗室中產生幾乎無限量的人腦樣組織。我們的方法創建了一個『迷你皮質』，包含神經元、星形膠質細胞和現在產生髓鞘的少突膠質細胞。這是開啟人類大腦發育階段的一個重要步驟。」Tesar和他的同事也展示，他們改進的類器官系統可以用來測試髓鞘增強藥物。該研究的第一作者Mayur Madhavan博士說「這些類器官提供了一種預測新髓鞘治療劑對人腦樣組織的安全性和有效性的方法。」研究小組用預先鑒定的藥物處理類器官，以增強小鼠的髓鞘生成。研究人員首次使用該模型來測試增強人類少突膠質細胞和髓鞘生成的藥物。

研究小組還從佩梅病（一種罕見的但致命的遺傳性髓鞘疾病）患者中培養了類器官。「佩梅病是一種複雜的疾病，許多不同的突變可能導致它的發生，同時我們取樣困難。」共同第一作者Zachary Nevin博士說，「但是這些新的類器官允許我們直接研究腦樣組織。」從三個不同的佩梅病突變患者中培養的類器官顯示了各自的特性，這些靶點可以作為藥物治療的靶點。這一發現證實了該研究可作為一個多用途的平台，以觀察和解剖人類髓鞘疾病和測試個性化治療。

Tesar說：「我們的方法能夠在實驗室里從任何病人身上體外培養人腦組織。」更廣泛地說，它可以準確地概括人類神經系統是如何建立的，並確定在某些神經疾病中出了什麼問題。

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