脑损伤治疗新曙光？“迷你人脑”首立大功！广州精科医学检验所有限公司

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在科幻作品中，常常不乏这样的精彩画面——受伤的主角在移植细胞或人造培养物后成功长出断肢或器官“获得重生”。

图片来源科幻电影作品《逃离克隆岛》

实际上，现实生活中再生医学领域的科学家们也在致力于一步步将“重生”变为现实。

人脑类器官成功与大鼠大脑整合？！

近日，美国科学家发现人脑类器官可以与大鼠大脑整合，并对闪光灯等视觉刺激做出反应。这为未来利用脑类器官修复损伤人脑带来了希望，标志着使用类器官修复脑损伤向前迈进了一大步，该研究成果可以说是类器官发展史上的一个重要里程碑，并以“Structural and functional integration of human forebrain organoids with the injured adult rat visual system”为题，发布在Cell Stem Cell期刊上。

研究示意图

以神经障碍为主要特征的脑损伤常常见于创伤性脑损伤、中风等情况中，由于大脑自身修复能力有限，对于脑功能损伤较重情况传统治疗方式往往疗效有限。通过细胞移植重建脑回路目前恢复大脑功能最有前景的方法之一。

研究亮点

早前研究发现，人脑类器官移植到啮齿动物宿主中能够存活，且可以与宿主大脑整合。但脑类器官能否在功能上与受损成年大脑整合尚未有明确的证据。

本研究中，研究人员利用人多能干细胞构建前额叶皮质类器官，并将脑类器官移植到视觉皮层受损的成年大鼠脑中。在移植3个月后，研究人员观察到移植的脑类器官强劲的存活率（82.1%）。组织学分析表明，血管散布在起源于宿主大脑的类器官中，同时凋亡细胞逐渐减少，这些结果说明，移植的脑类器官形成了健康且血管化良好的移植物。

图1 脑类器官的生成

移植的脑类器官中存在更多的成熟神经元，同时发现虽然移植的脑类器官中的皮质神经元尽管随着时间推移而成熟，但移植后的脑类器官中的神经元层状结构丢失了。此外，发现移植的脑类器官中的星形胶质细胞和少突胶质细胞主要来源于宿主，可以支持神经元功能。它在宿主大脑的功能整合取决于移植神经元和宿主大脑回路之间适当连接的形成。

研究人员发现移植的脑类器官向宿主大脑发出了神经元投射，同时在移植的脑类器官投射与宿主大脑之间的界面处存在人类突触蛋白表明在移植的脑类器官和宿主大脑之间形成了特定的突触。

图2 类器官移植物神经元投射广泛输入宿主大脑

为评估移植的脑类器官与宿主视觉信息源的连通性，研究人员利用改良的疱疹病毒系统进行多突触顺行追踪。结果显示，视网膜输出通过突触连接到移植的脑类器官上，紧接着，通过一系列的观测发现所有记录的移植的脑类器官都表现出自发的神经活动。

图3 类器官移植物接受来自啮齿动物大脑多个区域的传入输入

为研究移植的脑类器官的神经活动，对麻醉动物进行视觉刺激反应，研究团队将大鼠暴露在闪光中，并使用了不同方向的黑白条纹来检测神经活动的变化。通过对一致的脑器官中单个神经元活性的检验，研究发现移植的脑器官中相当多的神经元不仅做出了反应，还表现出了方向选择性。实验说明了移植的脑器官的神经元不仅与视觉系统整合在一起，还能执行视觉皮层中的特定功能。

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热评

受伤后通过重建大脑回路恢复脑功能一直是再生医学追求的目标。类器官由于具有在组织结构上还原患者受损组织，以及与患者匹配移植的潜力，被视为脑基质修复的倍具前景的候选。该研究证明了人脑类器官可以修复大鼠受损视觉系统，为脑类器官移植物有潜力作为回复皮质功能治疗策略提供了有力依据。

精科亮点

精科医学作为国内类器官技术转化先行者，我们在类器官培养上积累了丰富的经验，涵盖了乳腺癌、肺癌、胃肠癌、肝癌、膀胱癌、前列腺癌、肾癌、甲状腺癌、卵巢癌、宫颈癌、骨肉瘤以及脑肿瘤等多种实体肿瘤。其中基于活检组织的微量建模培养成功率极高，同时可以实现穿刺标本的“一样两检”（类器官药敏＋NGS）。精科拥有自主研发的类器官培养技术和试剂盒，能够有效地延长样本保护期，扩大地域覆盖面。此外我们还和多家医院和科研机构开展科研与临床合作。目前我们已经在类器官建模方法、类器官鉴定、药物敏感性检测方法、类器官共培养等多个重要技术上实现突破，并已建立相关的实验室标准。