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用多人干細胞培育的三維大腦模型面世,有助揭示藥物反應個(gè)體差異

北京科協(xié)

科技日報記者 劉霞

美國哈佛大學(xué)科學(xué)家將來(lái)自5個(gè)捐贈者的干細胞,浸泡在一種精確配制的混合溶液中,培育出首個(gè)包含多人細胞的3D大腦模型。這些大腦類(lèi)器官有助揭示人腦發(fā)育和藥物反應的個(gè)體差異。相關(guān)研究論文發(fā)表于26日的《自然》雜志。

大腦類(lèi)器官生長(cháng)一個(gè)月后,寬度超過(guò)一毫米。
圖片來(lái)源:《自然》網(wǎng)站

由于大腦類(lèi)器官生長(cháng)特別緩慢,研究人員一直在尋找更好的制造方法,其中一種是利用來(lái)自多個(gè)供體的細胞,組合成一個(gè)單一的類(lèi)器官。多供體細胞簇或許更容易處理,也可以讓科學(xué)家在一個(gè)模型中發(fā)現廣泛的人類(lèi)遺傳學(xué)多樣性。但由于初始干細胞的生長(cháng)速度不同,生長(cháng)速度快的細胞系可能會(huì )控制整個(gè)系統。

在最新研究中,哈佛大學(xué)的葆拉·阿洛塔等人解決了這一難題。她解釋說(shuō),訣竅是首先制作一組單一供體類(lèi)器官。隨著(zhù)這些細胞不斷成熟,所有類(lèi)器官中的細胞都具有相似的生長(cháng)速度。然后,她們將這些結構均勻混合在一起,培育出復合類(lèi)器官。生長(cháng)3個(gè)月后,這些嵌合體膨脹到約3—5毫米,并且包含的細胞類(lèi)型與胎兒皮層組織中的細胞類(lèi)型相同。

阿洛塔表示,此前已有團隊培養出包含多個(gè)捐贈人腦細胞的2D薄片,但她們培養出了足夠強大的3D大腦系統。這些嵌合體能幫助科學(xué)家弄清楚藥物是否會(huì )對不同人產(chǎn)生不同影響。

在實(shí)驗中,研究人員用神經(jīng)毒性藥物對這些多供體類(lèi)器官進(jìn)行測試。她們減少了一個(gè)供體細胞系的細胞數量。結果顯示,當與抗癲癇藥物丙戊酸結合時(shí),來(lái)自該供體的細胞生長(cháng)得更快。

阿洛塔強調,目前她們培養的嵌合體雖然只結合了5位捐贈者的干細胞,未來(lái)有望結合數百人的細胞。屆時(shí),她們或許能在測試新療法前,使用此類(lèi)嵌合體預測個(gè)體對新療法的反應。

荷蘭類(lèi)器官研究公司HUB Organoids的首席執行官羅伯特·弗里斯提醒說(shuō),科學(xué)家仍需開(kāi)展后續工作,以確保嵌合模型中觀(guān)察到的效果都由給定細胞系產(chǎn)生,而非由細胞之間的相互作用導致。

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