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又一里程碑！人腦類器官植入鼠腦，對光產生了反應

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▎藥明康德內容團隊編輯
將人的類腦器官植入大鼠腦部 ， 不僅成功實現了人-鼠大腦的結合 ， 并且類腦器官能夠接替大鼠大腦 ， 對視覺刺激作出反應 。 這項發表于《細胞·干細胞》期刊的新研究 ， 呈現了類器官研究的又一個里程碑 。
又一里程碑！人腦類器官植入鼠腦，對光產生了反應
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在數十年的研究歷程中 ， 科學家早已能夠將人的神經元植入嚙齒動物的大腦中；就在去年 ， 《自然》雜志的一項重磅研究更進一步 ， 實現了
人的類腦器官與大鼠大腦的結合
：類腦器官可以正常發育和成熟 ， 并與大腦的神經回路部分整合 ， 真正成為大鼠大腦的一部分 。
在實現生理結構上的連接之后 ， 類腦器官能否在功能上與大鼠大腦整合 ， 恢復后者受損的能力？
為了探索這個問題 ， 賓夕法尼亞大學H.IsaacChen教授教授帶領的團隊首先在實驗室中培養人的類腦器官 。 經過80天的培養 ， 干細胞分化形成大腦皮層細胞的三維組織 。 接下來 ， 這些類腦器官被植入成年大鼠的大腦 ， 這些大鼠的視覺皮層事先遭到損壞 。
“我們移植的不僅是單個細胞 ， 而是整個組織 ， ”Chen教授表示 ， “類腦器官的結構與大腦類似 ， 我們能夠觀察其中的單個神經元 ， 從而更深入地理解在移植后 ， 類腦器官的整合方式 。 ”
又一里程碑！人腦類器官植入鼠腦，對光產生了反應
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▲人的類腦器官（綠色）與大鼠大腦（紅色）整合（圖片來源：Jgamadzeetal.）
兩個月后 ， 大鼠在觀看屏幕上的一系列圖像時 ， 出現了神經元的反應 。 在3個月的研究期間內 ， 類腦器官與大鼠的大腦整合 ， 逐漸長出血管 ， 體積也持續增加 ， 產生神經元投射 ， 與大鼠的神經元形成突觸連接 。
人-鼠大腦的整合速度之快令研究人員震驚 。 作者指出 ， 此前有研究將人的單個神經元移植至嚙齒動物的大腦中 ， 9~10個月后仍未完全發育成熟 。 但最新研究僅用不到3個月就實現了整合 。
研究團隊使用熒光標記的病毒來追蹤類腦器官與大鼠大腦的突觸連接 。 當他們將病毒注射至大鼠的眼部 ， 可以觀察到神經連接從視網膜開始 ， 最終抵達類腦器官 ， 證實了類腦器官的功能連接 。
接下來 ， 研究團隊將大鼠暴露在閃光中 ， 并使用了不同方向的黑白條紋來檢測神經活動的變化 。 通過對類腦器官中單個神經元活性的檢驗 ， 研究發現類腦器官中相當多的神經元不僅作出了反應 ， 還表現出了方向選擇性 。 “實驗說明了類腦器官的神經元不僅與視覺系統整合在一起 ， 還能執行視覺皮層中的特定功能 。 ”Chen教授表示 。
又一里程碑！人腦類器官植入鼠腦，對光產生了反應
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【又一里程碑！人腦類器官植入鼠腦，對光產生了反應】▲實驗示意圖（圖片來源：參考資料[1]）
這項突破邁出了重建受損大腦的第一步 。 接下來 ， 研究團隊將檢驗其他皮層受損時 ， 移植的類腦器官能否發揮類似的作用 。 研究團隊還將嘗試理解類腦器官神經元與大腦整合的規律 ， 從而真正理解、控制這個過程 ， 發掘其在醫學領域的潛力 。
參考資料：
[1]Han-ChiaoIsaacChenetal,Structuralandfunctionalintegrationofhumanforebrainorganoidswiththeinjuredadultratvisualsystem,CellStemCell(2023).DOI:10.1016/j.stem.2023.01.004
[2]Humanbrainorganoidsrespondtovisualstimuliwhentransplantedintoadultrats.RetrievedFeb.2nd,2023fromhttps://www.eurekalert.org/news-releases/977787