成年脑组织移植成功

本周头条新闻，数百万脑损伤和退行性疾病患者重获希望:科学家成功地将实验室培养的新脑组织移植到大鼠的大脑中，并表明新组织与宿主大脑相连，并对动物神经系统其他部位的信号做出电反应。尽管科学家们多年来已经证明，新的细胞可以被添加到大脑中，但这是第一次研究表明，植入的组织可以生长，形成血液供应，并功能连接。宾夕法尼亚大学的神经外科医生Isaac Chen首先在实验室中使用人类血液干细胞培育出被称为类器官的迷你大脑，然后将其移植到受体老鼠体内。

艾萨克:类器官基本上就是我们在实验室里制造的东西，它看起来像应该看起来的器官。例如，可以有肺类器官，肠道类器官，肾脏类器官，在我们的例子中，我们正在研究的是大脑类器官，我们可以从任何人的血液中获得干细胞。我们在媒体上给它一个不同的生长因子和其他东西的配方，让它看起来像一个迷你大脑。

克里斯:当你这样做的时候，因为脑组织是一个复杂的组织，不仅仅是神经细胞，还有各种不同类型的细胞在里面，你会得到一个类似于大脑的东西，里面有所有正确的细胞类型?

艾萨克-你会得到很多不同类型的细胞。实际上，你能够创造出的细胞类型的多样性是相当惊人的。这不是一个完美的大脑复制品，但它是我们目前所能做的最好的技术，这就是为什么我们选择把它作为我们移植的东西。

克里斯-你是怎么移植的?

艾萨克-我是神经外科医生，所以我能训练我的实验室在老鼠身上做脑部手术。我们首先要做的是取下一块头骨，用简单的真空吸力在大脑上挖一个洞，我们取出一个类器官，轻轻地把它放在大脑的那个洞里，然后把它缝合起来。

克里斯:所以你在老鼠的大脑里做的这个腔里最终会有人类的脑组织。想必你能在之后的一段时间里追踪这些动物，看看这些组织有什么作用?

艾萨克-没错。所以我们在做了类器官移植后的三个多月。我们特别感兴趣的是类器官的神经元这些神经细胞是如何在结构和功能上与动物的大脑相结合的。我们做了各种各样的实验来研究这些方面的整合。

Chris -他们真的把自己连接起来了吗因为那是你正在有效测试的东西，不是吗?这是否会成为一个对大脑功能有贡献的有意义的大脑区域?

艾萨克:是的。这就是我的工作很酷的地方。我们在观察神经元是否以不同的方式连接起来。我们能够使用一种改良病毒来观察类器官和大脑之间的联系。在我们做的一个很酷的实验中，我们把一种病毒注射到动物的眼睛里，我们能够证明有一种直接的联系，在动物的眼睛和我们移植的类器官之间形成了一条通道。所以这给了我们证据证明在动物的视觉系统和类器官之间存在着结构上的联系。眼睛实际上是大脑的一部分，所以能够看到眼睛与类器官直接相连真的很酷。我们最后做的另一件事是用不同类型的闪光和其他模式的光来刺激动物，看看在类器官本身出现了什么类型的电反应。我们发现有非常特殊的电反应在刺激下出现。所以这让我们感觉到类器官和动物的大脑之间也有功能上的联系。

Chris:想必你对这个感兴趣的原因是在人类大脑创伤或退行性疾病中，最好的治疗方法就是把新的组织放回去。这是真正测试的第一步，如果我们在培养皿中制造和工程组织作为替代品，它是否真的能被有意义地植入大脑，并有可能存活下来，并对大脑活动做出贡献?

艾萨克-没错。我们的大脑在受到某种伤害后无法自我修复，这就是为什么脑损伤、中风和其他类型疾病的患者会有神经功能缺陷。所以，是的，这是尝试理解的道路的开始，我们能否在实验室中创造一些东西，某种类似于大脑的组织，然后我们可以把它植入有问题的病人的大脑中，并能够让他们恢复功能?

老鼠显然不是人类，它们也要小得多。如果我们谈论的是人脑的大小和修复受损大脑所需的植入物的大小，我们谈论的可能是一个数量级或更大的规模。如果我们试着在人体上按比例放大，你认为这能起作用吗?

艾萨克-在我们准备对病人进行这样的治疗之前，我们有很多事情要弄清楚。但我可以预见，有一条道路我们不一定需要扩大组织本身的规模。大脑的某些部分的结构就像很多重复的处理器。在这种情况下，通过插入更小的组织块，你可以在大脑受损的特定区域添加处理器。你不一定要替换整个腔，比如说，中风或受伤，脑损伤之类的。但你可以插入更小的组织块，这可以有效地提高大脑特定区域的计算能力。因为我们越来越了解大脑是一个网络，这些小的修复可能能够改善大脑的功能，达到病人功能恢复的程度。