一组研究人员开发并分享了一种生产大脑皮层类器官的方法,这些类器官本质上是具有活跃神经网络的小型人工大脑。这个开创性的协议由加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员发布,使全球的科学家能够创建高度逼真的大脑皮层类器官。这种新开发的技术发表在《自然协议》上,为对自闭症和精神分裂症等疾病的更先进研究开辟了新的空间。大脑的结构通常是正常的,但在精神分裂症和其他神经系统疾病等情况下,其电活动发生了变化。加州大学圣地亚哥分校桑福德干细胞研究所(SSCI)综合空间干细胞轨道研究中心主任 Alysson Muotri 博士表示。SSCI由癌症干细胞生物学领域的知名医师科学家 Catriona Jamieson 博士领导,Jamieson 博士研究太空如何影响癌症进展。
这种新方法允许创建栩栩如生的人类大脑微型版本,其细节复杂程度与人类大脑相当。Muotri 教授在加州大学圣地亚哥分校医学院开发出一种方法,通过干细胞制作大脑复制品。这些复制品被送往国际空间站,在微重力条件下进行研究,从而理解胎儿大脑的神经网络。虽然其他大脑类器官的协议也可用,但它们并不允许研究大脑的电活动。然而,Muotri的方法允许研究人员研究来自不同神经发育条件患者的干细胞生成的神经网络。Muotri 表示,不再需要创建单独的区域然后再组合在一起。他解释说,他的协议允许不同的大脑区域(如皮层和中脑)一起发展,正如人类发育中所观察到的那样。他还提到,未来可能会有许多这种协议的变体,用于研究不同的大脑电路。Muotri 说,这些“迷你大脑”可以用于测试潜在的治疗药物和基因疗法,在用于患者之前评估其有效性和副作用。Muotri 还提到,已经有计划来进行这些研究。
巴西亚马逊州的亚马逊联邦大学的科学家们正在合作研究和记录传统的亚马逊阿尔茨海默病疗法。他们并没有在地球上的小鼠模型上进行研究,而是在太空中使用病态人类大脑类器官。
最近,来自“人类在太空”组织的资助,由韩国领先的医疗投资公司 Boryung 提供,将支持这一独特的研究项目。该项目涉及来自不同大陆和环境的研究人员,从亚马逊雨林到 Muotri 博士在加利福尼亚的实验室,最终到达国际空间站。
团队还有其他潜在的研究机会。大脑类器官有多种用途,包括疾病建模、更好地理解人类意识和进行太空实验。今年三月,Muotri 与 NASA 合作,将从阿尔茨海默病和 ALS 患者的干细胞中创建的大脑类器官送入太空。有效载荷在五月返回,结果将稍后发布,目前正在审查中。
Muotri 能够观察到数年的疾病进展效果,因为微重力复制了地球上加速的衰老。这允许在一个月的任务中研究其影响。该研究旨在调查太空旅行对人体的潜在影响,如蛋白质生产、信号途径、氧化压力和表观遗传学的变化。首席研究员 Peter X. 博士对发现以前未被研究人员探索的新发现的可能性感到乐观。该研究由来自加利福尼亚大学圣地亚哥分校和其他机构的研究团队进行,包括西班牙巴塞罗那自治大学和加泰罗尼亚研究与高等研究机构。该研究的合著者包括 Michael Q. Fitzgerald、Tiffany Chu、Francesca Puppo、Rebeca Blanch、Shankar Subramaniam 和 Miguel Chillón。该研究获得了来自国家卫生研究院的资助,包括 NIH 资助 R01MH100175、R01NS105969、MH123828、R01NS123642、R01MH127077、R01ES033636、R21MH128827、R01AG078959、R01DA056908、R01HD107788、R01HG012351、R21HD109616、R01MH107367,以及加利福尼亚再生医学研究所(CIRM)DISC2-13515 和国防部的资助 W81XWH2110306。