科学家们已经将干细胞培养成“迷你大脑”，然后将大脑变成一种复杂的眼睛：ScienceAlert

实验室培养的小脑袋 干细胞 科学家们在 2021 年发表的一篇引人注目的论文中报告说，科学家们已经自发地开发出了眼睛的基本结构。

在培养皿中培养的小型人脑类器官上，可以看到两个双侧对称的视杯在生长，反映了人类胚胎中眼睛结构的发育。 这一令人惊讶的发现可以帮助我们更好地了解眼睛分化和发育的过程，以及眼部疾病。

“我们的工作突出了大脑类器官产生原始感觉结构的非凡能力，这些结构对光敏感并且含有与体内发现的细胞类型相似的细胞类型。” 神经科学家 Jay Gopalakrishnan 说 来自德国杜塞尔多夫大学医院的 2021 年声明。

“这些细胞器可以帮助研究胎儿发育过程中的脑-眼相互作用，模拟先天性视网膜疾病，并生成患者特异性视网膜细胞类型，用于测试个性化药物和移植疗法。”

正如您可能认为的那样，脑类器官并不是真正的大脑。 它们是从诱导性多能干细胞中生长出来的微小三维结构，这些细胞是从成年人身上采集并通过逆向工程转化为干细胞的，这些干细胞有可能长成许多不同类型的组织。

在这种情况下，这些干细胞被诱导生长成脑组织块，没有任何类似思想、情绪或感觉的东西 意识. 这些“迷你大脑”用于研究目的，在这些研究中使用活体大脑是不可能的，或者至少在伦理上是困难的——例如，测试药物反应，或监测某些不利条件下的细胞发育。

这一次，Gopalakrishnan 和他的同事着手观察眼睛的进化。

在之前的研究中，其他科学家使用胚胎干细胞培养视杯，这种结构会发育成 几乎所有的地球都在眼前 在胚胎发育过程中。 其他研究已经从诱导多能干细胞中开发出视杯状结构。

Gopalakrishnan 的团队并没有直接培养这些结构，而是想看看它们是否可以作为大脑类器官的一个组成部分进行培养。 这将增加查看两种组织类型如何一起生长的好处，而不是简单地孤立地生长视觉结构。

“眼睛的发育是一个复杂的过程，了解它可以加强早期视网膜疾病的分子基础，”研究人员说。 在他们的论文中写道.

“因此，研究视神经囊泡非常重要，视神经囊泡是眼睛的基本结构，其近端与前脑相连，对于眼睛的正常形成至关重要。”

之前开发细胞器的工作显示了视网膜细胞的证据，但这些细胞器没有开发视觉结构，因此该团队改变了他们的方案。

他们并没有试图在神经元分化的早期阶段强制开发纯神经元，也没有尝试在培养基中添加视黄醇乙酸酯以帮助眼部发育。

仔细照顾婴儿的大脑早在发育 30 天时就形成了视杯，50 天后结构清晰可见。 这对应于 人类胎儿眼睛发育的时间，这意味着这些细胞器可用于研究这一过程的复杂性。

还有其他的后果。 视杯包含不同类型的视网膜细胞，这些细胞被组织成对光有反应的神经网络，甚至还包含晶状体和角膜组织。 最后，这些结构显示出与脑组织区域的网络连接。

“在哺乳动物的大脑中，视网膜神经节细胞的神经纤维与它们的大脑目标进行交流，这是一个以前在体外系统中没有表现出来的方面，” 戈帕拉克里希南说.

它是可复制的。 在大脑成长团队的 314 名成员中，73% 的人开发出了光学杯。 研究人员表示，该团队希望制定策略，使这些结构在更长的时间范围内保持活力，以进行具有巨大潜力的更深入的研究。

可以开发出显示高度专业化类型的神经元的含有视神经囊泡的脑类器官，为生成用于移植的个性化类器官和视网膜色素上皮片铺平了道路。 在他们的论文中写道.

“我们相信 [these] 是下一代类器官，可帮助模拟由早期神经发育障碍引起的视网膜病变。 “

研究发表于 干细胞细胞.

本文的一个版本于 2021 年 8 月首次发布.