Nature Methods发表大脑类器官的里程碑成果

美国凯斯西储大学医学院的研究人员在实验室培养皿中将人类干细胞转化成大脑类器官，并且首次包含了大脑皮层中所有主要的细胞类型，比以往更准确地模拟了人类大脑的发育。

　　

近年来，类器官技术的出现，为人们研究各种组织提供了强大的工具。不过，对大脑而言，现有的模型并不是完整的，缺乏关键的少突胶质细胞，也就是在中枢神经系统中形成髓鞘的胶质细胞。

美国凯斯西储大学医学院的研究人员近日解决了这个难题。他们在实验室培养皿中将人类干细胞转化成大脑类器官，并且首次包含了大脑皮层中所有主要的细胞类型，比以往更准确地模拟了人类大脑的发育。这项里程碑式的成果于周二发表在《Nature Methods》上。

文章的通讯作者、凯斯西储大学的副教授Paul Tesar表示：“我们生成了类器官系统，并增加了中枢神经系统中第三种主要的细胞类型 – 少突胶质细胞，现在能够更准确地表示人类大脑发育过程中的细胞间相互作用。”

少突胶质细胞对健康大脑来说必不可少。它们形成髓鞘，也就是包裹和支持神经细胞连接的脂肪物质，就像电线周围的绝缘体一样。如果没有髓鞘，神经细胞就无法有效通讯。许多神经系统疾病都是有髓鞘缺陷引起的，包括多发性硬化和罕见的儿科疾病。

“这是一个强大平台，有助于了解人类发育和神经系统疾病。利用干细胞技术，我们在实验室中生成了几乎不限量的人类大脑组织。这种方法产生了‘迷你皮层’，包含神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。这是深入探索人类大脑发育的重要一步，”Tesar说。

Tesar及其同事还展示了如何利用新的类器官系统，来测试增强髓鞘的药物。“在人体临床试验之前，这些类器官能够预测新型的髓鞘治疗药物在人类大脑组织中的安全性和有效性。”第一作者Mayur Madhavan博士说。研究人员首次利用该模型来检测了那些可以增强少突胶质细胞和髓鞘生成的药物。

研究人员还利用Pelizaeus-Merzbacher病患者生成了类器官，这是一种罕见但致命的遗传性髓鞘疾病。据共同第一作者Zachary Nevin介绍，Pelizaeus-Merzbacher病十分复杂，因为它可能由许多不同的突变引起，而患者的脑组织又难以获取。“不过现在有了类器官，我们就能直接研究许多患者的大脑样组织，并试验各种疗法，”他说。

Tesar表示：“我们的方法能够在实验室中生成任何患者的大脑组织。更广泛地说，它能够准确地模拟人类神经系统如何形成，并确定某些神经系统疾病是哪里出了问题。”（生物通 薄荷）

原文检索

Induction of myelinating oligodendrocytes in human cortical spheroids

Nature Methods (2018) | http://dx.doi.org/10.1038/s41592-018-0081-4