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2023-02
Jingke DX
在科幻作品中，常常不乏這樣的精彩畫面——受傷的主角在移植細胞或人造培養(yǎng)物后成功長出斷肢或器官“獲得重生”。
圖片來源科幻電影作品《逃離克隆島》
實際上，現(xiàn)實生活中再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家們也在致力于一步步將“重生”變?yōu)楝F(xiàn)實。
01
人腦類器官成功與大鼠大腦整合？！
近日，美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)人腦類器官可以與大鼠大腦整合，并對閃光燈等視覺刺激做出反應(yīng)。這為未來利用腦類器官修復(fù)損傷人腦帶來了希望，標(biāo)志著使用類器官修復(fù)腦損傷向前邁進了一大步，該研究成果可以說是類器官發(fā)展史上的一個重要里程碑，并以“Structural and functional integration of human forebrain organoids with the injured adult rat visual system”為題，發(fā)布在Cell Stem Cell期刊上。
研究示意圖
以神經(jīng)障礙為主要特征的腦損傷常常見于創(chuàng)傷性腦損傷、中風(fēng)等情況中，由于大腦自身修復(fù)能力有限，對于腦功能損傷較重情況傳統(tǒng)治療方式往往療效有限。通過細胞移植重建腦回路目前恢復(fù)大腦功能最有前景的方法之一。
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研究亮點
早前研究發(fā)現(xiàn)，人腦類器官移植到嚙齒動物宿主中能夠存活，且可以與宿主大腦整合。但腦類器官能否在功能上與受損成年大腦整合尚未有明確的證據(jù)。
本研究中，研究人員利用人多能干細胞構(gòu)建前額葉皮質(zhì)類器官，并將腦類器官移植到視覺皮層受損的成年大鼠腦中。在移植3個月后，研究人員觀察到移植的腦類器官強勁的存活率（82.1%）。組織學(xué)分析表明，血管散布在起源于宿主大腦的類器官中，同時凋亡細胞逐漸減少，這些結(jié)果說明，移植的腦類器官形成了健康且血管化良好的移植物。
圖1 腦類器官的生成
移植的腦類器官中存在更多的成熟神經(jīng)元，同時發(fā)現(xiàn)雖然移植的腦類器官中的皮質(zhì)神經(jīng)元盡管隨著時間推移而成熟，但移植后的腦類器官中的神經(jīng)元層狀結(jié)構(gòu)丟失了。此外，發(fā)現(xiàn)移植的腦類器官中的星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞主要來源于宿主，可以支持神經(jīng)元功能。它在宿主大腦的功能整合取決于移植神經(jīng)元和宿主大腦回路之間適當(dāng)連接的形成。
研究人員發(fā)現(xiàn)移植的腦類器官向宿主大腦發(fā)出了神經(jīng)元投射，同時在移植的腦類器官投射與宿主大腦之間的界面處存在人類突觸蛋白表明在移植的腦類器官和宿主大腦之間形成了特定的突觸。
圖2 類器官移植物神經(jīng)元投射廣泛輸入宿主大腦
為評估移植的腦類器官與宿主視覺信息源的連通性，研究人員利用改良的皰疹病毒系統(tǒng)進行多突觸順行追蹤。結(jié)果顯示，視網(wǎng)膜輸出通過突觸連接到移植的腦類器官上，緊接著，通過一系列的觀測發(fā)現(xiàn)所有記錄的移植的腦類器官都表現(xiàn)出自發(fā)的神經(jīng)活動。
圖3 類器官移植物接受來自嚙齒動物大腦多個區(qū)域的傳入輸入
為研究移植的腦類器官的神經(jīng)活動，對麻醉動物進行視覺刺激反應(yīng)，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(jīng)活動的變化。通過對一致的腦器官中單個神經(jīng)元活性的檢驗，研究發(fā)現(xiàn)移植的腦器官中相當(dāng)多的神經(jīng)元不僅做出了反應(yīng)，還表現(xiàn)出了方向選擇性。實驗說明了移植的腦器官的神經(jīng)元不僅與視覺系統(tǒng)整合在一起，還能執(zhí)行視覺皮層中的特定功能。
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熱評
受傷后通過重建大腦回路恢復(fù)腦功能一直是再生醫(yī)學(xué)追求的目標(biāo)。類器官由于具有在組織結(jié)構(gòu)上還原患者受損組織，以及與患者匹配移植的潛力，被視為腦基質(zhì)修復(fù)的倍具前景的候選。該研究證明了人腦類器官可以修復(fù)大鼠受損視覺系統(tǒng)，為腦類器官移植物有潛力作為回復(fù)皮質(zhì)功能治療策略提供了有力依據(jù)。
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精科亮點
精科醫(yī)學(xué)作為國內(nèi)類器官技術(shù)轉(zhuǎn)化先行者，我們在類器官培養(yǎng)上積累了豐富的經(jīng)驗，涵蓋了乳腺癌、肺癌、胃腸癌、肝癌、膀胱癌、前列腺癌、腎癌、甲狀腺癌、卵巢癌、宮頸癌、骨肉瘤以及腦腫瘤等多種實體腫瘤。其中基于活檢組織的微量建模培養(yǎng)成功率極高，同時可以實現(xiàn)穿刺標(biāo)本的“一樣兩檢”（類器官藥敏＋NGS）。精科擁有自主研發(fā)的類器官培養(yǎng)技術(shù)和試劑盒，能夠有效地延長樣本保護期，擴大地域覆蓋面。此外我們還和多家醫(yī)院和科研機構(gòu)開展科研與臨床合作。目前我們已經(jīng)在類器官建模方法、類器官鑒定、藥物敏感性檢測方法、類器官共培養(yǎng)等多個重要技術(shù)上實現(xiàn)突破，并已建立相關(guān)的實驗室標(biāo)準。
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