《自然》：新神经系统可用于研究人脑早期发育

王兴

作者：Juergen A. Knoblich 来源：《自然》

发布时间：2013-8-30 13:40:50

新神经系统可用于研究人脑早期发育

本周《自然》期刊介绍了一种新型神经系统，可用于研究人类大脑早期发育。此系统利用人类多功能干细胞技术，建立出如人类大脑般复杂的三维（3D）生物组织。这种方法能够克服动物模型的一些缺点，并且为神经系统疾病研究提供一个近乎真实的实验平台。

由奥地利维也纳分子生物技术研究所Juergen Knoblich教授与其团队开发的3D神经系统，拥有各种能够互相影响的大脑区域。一层一层的生物组织，展示出类似大脑发育早期的复杂结构。研究人员为了证明新型神经系统的价值，特别制造出一个模仿小头畸形（microcephaly）的3D大脑模型，并通过此模型确认了一个能影响大脑发育和导致脑容量变小的缺陷。作者认为，人类细胞不一定会在小鼠体内进行相同程度的扩张，这或多或少能解释为什么小鼠模型无法反映出小头畸形的严重性。

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《自然》发表论文摘要（英文）：

http://www.nature.com/nature/jou ... ll/nature12517.html

邓文龙

作者：Juergen Knoblich 来源：《自然》

发布时间：2013-9-2 10:25:30

科学家用干细胞模拟人脑



图片来源：Madeline A. Lancaster

这个神经细胞集群——左侧有一个初级眼睛——不比一粒苹果籽大多少（如图所示）。这些神经细胞集群由胚胎干细胞发育而来，包含数量惊人的类似早期人脑的结构，其中包括视网膜组织、大脑皮层（大脑的最外层），以及脉络丛（处理脑脊髓液的腔洞）。

奥地利维也纳分子生物技术研究所的Juergen Knoblich与其团队开发了3D神经系统，该系统拥有各种能互相影响的大脑区域。一层一层的生物组织，展示出类似大脑发育早期的复杂结构。

研究人员为了证明新型神经系统的价值，制造出一个模仿小头畸形的3D大脑模型，并通过此模型确认了一个能影响大脑发育和导致脑容量变小的缺陷。小头畸形患者的头和大脑通常较小。

他们将取自小头畸形患者身上的细胞重新编辑引入诱导多能干细胞，然后使用它们培养类器官。患者衍生出的细胞产生了一个缩小的类器官，该研究小组将相关成果在线发表于《自然》杂志。

不过该类器官没有血管，因此位于其中心的细胞相继死去。2~3个月后，它们达到了其最大尺寸：直径大约为3毫米。4个月后，它们不会再发育出任何新的细胞类型。鉴于此，类器官还无法用于研究更复杂的神经发育情况，例如孤独症和精神分裂等。

目前，研究人员正在设法培养更大的类器官，但是他们表示，技术障碍使得这些微型大脑不太可能拥有更高水平的脑功能。（来源：中国科学报 张章）

邓文龙

作者：郜婕 来源：新华网

发布时间：2013-8-30 13:37:34

科学家培养出“迷你人脑” 可用于疾病治疗研究

奥地利等国科研人员利用人类干细胞，首次在实验室中培养出具有人类大脑一些特有组成部分的“类脑器官”，又称“迷你人脑”。

路透社8月28日报道，“迷你人脑”有助更好地了解人类大脑发育过程，也有助确定精神分裂症等疾病的发病机制。

始于干细胞

“迷你人脑”培养始于人体干细胞，由奥地利分子生物技术研究所研究员于尔根•克诺布利希和马德琳•兰开斯特与英国、德国等方面的研究人员合作完成。

研究人员利用特别搭配的多种营养物质，促使干细胞生长并组成复杂结构，以此培养出可以形成脑和神经系统的神经外胚层。神经外胚层组织碎片被放置在一个旋转生物反应器内，在有氧气循环和养分供给的环境下逐渐形成“类脑器官”。

按研究人员的介绍，开始培养一个月后，神经外胚层碎片组成视网膜、脉络丛和大脑皮层等大脑组成部分。两个月后，“迷你人脑”长成，尽管大小仅4毫米，结构细密程度难以与发育完成的人脑相比，却拥有能够放电的神经元和多种脑神经组织。

“迷你人脑”问世标志着科学家首次成功以“三维”形式复制人脑组织形成过程。克诺布利希说，在这次实验中，“迷你人脑”的大小“无关紧要”。

可用于治病

克诺布利希说，培养“迷你人脑”的目的不是“制造完整的人脑”，而是分析人类大脑组织发育过程，创造可用于研究一些疾病发病机制的生物模型。

利用“迷你人脑”，克诺布利希和同事模拟出小头畸形症的发病过程并确定病因。

他们预计，这一技术今后还可以用于研究精神分裂症、孤独症、抑郁症等影响全球数以百万计人的疾病。

英国帝国理工学院临床神经科学教授保罗·马修斯说，“迷你人脑”有望成为“了解大脑发育障碍原因的全新工具，也可用于试验可能的治疗方法”。

英国约翰·拉德克利夫医院神经科医生扎米勒·卡德尔说，“迷你人脑”培养成功“令人兴奋”，拓展干细胞技术协助人类了解大脑发育、研究疾病成因和研发新药的可能性。

人造脑仍远

人类大脑形成始于一些结构相对简单的组织，却能迅速发育成自然界已知最为复杂的结构之一，其中具体过程对科学界而言仍属未知。

就人工培养真正人脑的前景，克诺布利希和其他科研人员承认，前路漫漫。

英国加的夫大学精神病学讲师迪安•伯内特说：“人类大脑是已知宇宙中最为复杂的东西，其中众多组成部分与整个人体之间的联系和相互作用难以计数。”

伯内特说：“想利用实验皿中的一些组织复制大脑的运行，好比刚发明算盘就想用它来运行最新版微软Windows操作系统——两者之间有联系，但我们距离实现那样的应用还有长路要走。”

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路透社相关报道（英文）：

http://www.reuters.com/article/2 ... USL6N0GS39420130828