类器官:在实验室中培育的用于研究疾病的人体微型器官
世界各地实验室的培养皿中都在培育大脑、膀胱和胰腺等未发育完全的微型器官。
这听起来像是奥尔德斯·赫胥黎的经典科幻小说《美丽新世界》中的情节,但这些人类群体细胞这种被称为类器官的生物已经在帮助科学家找到更好地了解疾病的新方法。
最新的突破发生在周三一个国际研究团队在该杂志上透露自然他们成功地植入了人脑类器官进入年轻老鼠的大脑。
随着老鼠的生长,类器官也会生长,使科学家能够研究复杂的精神疾病比如精神分裂症和自闭症。
世界各地的实验室对这种类器官的研究处于不同的阶段。
在法国巴斯德研究所,成千上万的人大脑瀑样自2020年底以来一直在种植分子机制病理生理老化实验室。
在实验室里,数百个这样的小白球被储存在37摄氏度(98华氏度)的温度下,机器确保不断运动,以循环营养物质,防止它们结块。
进入第三维度
那么它们是如何生长的呢?
在自然界中,当卵子与精子受精时,就会形成一组干细胞。这些干细胞被称为“多能性”,它们可以成为人体中任何类型的细胞人体从大脑到皮肤。
大约20年前,日本研究人员山中伸弥(Shinya Yamanaka)发现了一种方法,可以从成人身上提取细胞,并将其重新编程,使其恢复到早期的多能状态,这意味着它们可以再次变成任何类型的细胞。
这些诱导多能干细胞(iPS)可以在实验室中产生,并希望避免围绕破坏人类胚胎干细胞的一些争议。
这一发现为山中伸弥赢得了2012年的诺贝尔医学奖,并有望成为人类生物学研究的一个转折点。
巴斯德研究所的实验室使用iPS细胞进行生长大脑类器官在几个月内就能长到三到四毫米大。
实验室负责人米里亚·里凯蒂说,类器官“比人类大脑皮层简单得多”。
她告诉法新社:“这些类器官由不同类型的细胞组成,它们相互作用,形成与正常大脑相比正确定位的层。”
这赋予了类器官“一个三维结构,非常类似于20周左右发育中的人类大脑”。
这是这个新兴领域令人兴奋的原因之一。目前大多数研究都是在二维细胞上进行的,但类器官让科学家可以扩展到三维。
Ricchetti说:“有些药物在2D细胞上起作用,然后我们发现它们对3D细胞不起作用。”
类器官进入太空
类器官有望提供一种新的方法来了解疾病的不同阶段,以及测试新药。例如,它们可以用来发现药物分子的作用机制——以及药物是否有毒。
这也可能意味着在动物身上进行此类试验的次数会减少。
于尔根·诺布利奇是一位分子生物学家奥地利分子生物技术研究所的研究员说,目前在小鼠或大鼠身上进行的许多大脑实验“应该在灵长类动物身上进行”,但他补充说,这“非常有争议”。
“来自人类的类器官模型干细胞有希望解决这场冲突,”他告诉科学媒体中心。
Ricchetti的团队正在使用它的类器官来研究患有科凯恩综合征的大脑的发育,这是一种罕见而致命的退行性疾病。
明年,巴斯德研究所的一些标本也将大胆地去那些没有瀑样以前去过。
其中一些类器官将被送往国际空间站,以确定在太空中如何在分子水平上影响人类脑细胞。
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