像世界上許多其他國家一樣，麻省理工學(xué)院皮克爾學(xué)習(xí)與記憶研究所的Mriganka Sur教授實驗室采用了腦部類器官(“ minibrains”)的年輕技術(shù)，用于研究人類大腦在健康和疾病中的發(fā)育。通過在復(fù)雜組織培養(yǎng)物的生長過程中對常見實踐做出令人驚訝的發(fā)現(xiàn)，實驗室不僅提供了可以使技術(shù)更好的新指導(dǎo)，還提供了對普遍酶在自然大腦發(fā)育中的重要作用的新見解。
為了制作類器官，科學(xué)家從供體中獲取皮膚細(xì)胞，使其誘導(dǎo)成為干細(xì)胞，然后在生物反應(yīng)器中對其進(jìn)行培養(yǎng)，并通過添加生長因子和其他化學(xué)物質(zhì)來指導(dǎo)其發(fā)展。在數(shù)周的過程中，干細(xì)胞成為祖細(xì)胞，這些祖細(xì)胞繁殖后又繼續(xù)分化為神經(jīng)元或其他腦細(xì)胞類型。一路上，細(xì)胞還會在不斷增長的斑點內(nèi)遷移，從而取代它們的位置，形成基本的大腦結(jié)構(gòu)和電路。
因此，類器官的美麗之處在于，當(dāng)培養(yǎng)物中的細(xì)胞一起生長和發(fā)育時，它們模擬了當(dāng)真正的大腦成形時發(fā)生的許多基本過程。當(dāng)細(xì)胞供體具有導(dǎo)致疾病的基因時，從其細(xì)胞生長的類器官將復(fù)制潛在的疾病特征。Sur實驗室使用類器官來研究Rett綜合征的大腦異常發(fā)育，這是一種具有基因基礎(chǔ)的毀滅性自閉癥樣疾病。
在生長類器官的實驗室中，一種常見的做法是通過添加一種名為CHIR 99021的小分子化學(xué)物質(zhì)來抑制一種普遍存在的天然酶(稱為GSK3-β)的活性，從而提高細(xì)胞的生存能力。由Picower FellowChloéDelépine領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在PLOS ONE的一項新研究中證實，盡管不同劑量的CHIR 99021確實可以使細(xì)胞存活，但它們對類器官的生長具有相反的影響-低劑量會促進(jìn)類器官的生長，但高劑量會限制其生長并且非常高劑量將完全停止它。單單這些信息就對使用不同劑量的CHIR 99021的實驗室產(chǎn)生了明顯的影響，但是由于Delépine的團(tuán)隊調(diào)查了這些生長效應(yīng)的發(fā)生方式，因此它也有助于弄清GSK3-beta活性在大腦發(fā)育過程中會受到什么影響。
這是一個重要的問題。例如，其他研究小組表明，大腦中涉及GSK3-β的信號傳導(dǎo)通路中的擾動與精神分裂癥和自閉癥有關(guān)。新的發(fā)現(xiàn)模擬了不同程度的抑制作用如何影響發(fā)育。
標(biāo)簽： 腦類器官
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