干细胞先驱成功构建新型类器官

　　

生物通报道：Morgridge研究所和Wisconsin-Madison大学的科学家们用干细胞生成了模拟人类大脑发育的类器官，为研究药物毒性提供了一个更加便捷的平台。这项研究发表在九月二十一日的美国国家科学院院刊PNAS杂志上。

“将特定前体细胞放在正确的环境下，它们就会进行一定程度的自我组装、分化和成熟，” 这项研究的领导者，著名干细胞先驱James Thomson说。

James Thomson博士是干细胞领域的风云人物、莫格里奇研究院再生生物学主任、国际细胞动力学公司创始人兼首席科学家。Thomson的主要贡献包括1998年首次分离出人体胚胎干细胞，2007年成功诱导人体多能干细胞。《时代》杂志因他在人体胚胎干细胞方面的贡献把他作为2001年美国医学封面人物，2008年又把他评为全球最有影响力的百人之一。2011年，他与山中伸弥共同获得费萨尔国王国际奖和阿尔巴尼医学中心奖。

研究人员在水凝胶上培养源自干细胞的神经祖细胞、血管细胞和小胶质细胞，这些前体细胞自发组装成三维的神经组织，具备发育中人类大脑的多种特征。这类组织模型也被称为“类器官”。（延伸阅读：Nature盘点干细胞领域里程碑成果）

这是科学家们首次从人类多能干细胞获得包含血管和小胶质细胞的3D大脑发育模型。近年来，自闭症等神经发育疾病的全球发病率在持续升高。在这样的背景下，这项研究显得格外有意义。

研究人员分别用六十种不同的化合物（包括安全化合物和已知毒素）处理这种神经组织模型，然后进行RNA测序和数据分析，并在此基础上建立了预测模型。他们通过实验证明，这一预测模型的准确率很高。

这项研究在单层细胞和动物实验之间架起了一道桥梁，“这种神经组织能够提供更大的复杂性，”Wisconsin-Madison大学的Michael Schwartz说，他和Morgridge研究所的Zhonggang Hou是这篇文章的共同第一作者。“更贴近人类生理，在毒性预测方面可能比动物模型还要好。我们在初期就已经可以达到90%的准确性。”

“目前的毒性筛查主要使用多代大鼠，测试一个化合物就需要大约一百万美元，”Thomson说。“因此我们需要一个真正高通量的测试方法，先把‘捣蛋鬼’挑出来，然后用更传统的方法进行研究。”

这项研究中的RNA测序数据对未来的工作也很有帮助。“这些有关基因表达的宝贵信息，有助于人们进一步理解容易受干扰的大脑发育机制，”Schwartz说。

 

生物通编辑：叶予

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