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2023-02
Jingke DX
在科幻作品中，常常不乏這樣的精彩畫(huà)面——受傷的主角在移植細(xì)胞或人造培養(yǎng)物后成功長(zhǎng)出斷肢或器官“獲得重生”。
圖片來(lái)源科幻電影作品《逃離克隆島》
實(shí)際上，現(xiàn)實(shí)生活中再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家們也在致力于一步步將“重生”變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
01
人腦類(lèi)器官成功與大鼠大腦整合？！
近日，美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)人腦類(lèi)器官可以與大鼠大腦整合，并對(duì)閃光燈等視覺(jué)刺激做出反應(yīng)。這為未來(lái)利用腦類(lèi)器官修復(fù)損傷人腦帶來(lái)了希望，標(biāo)志著使用類(lèi)器官修復(fù)腦損傷向前邁進(jìn)了一大步，該研究成果可以說(shuō)是類(lèi)器官發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，并以“Structural and functional integration of human forebrain organoids with the injured adult rat visual system”為題，發(fā)布在Cell Stem Cell期刊上。
研究示意圖
以神經(jīng)障礙為主要特征的腦損傷常常見(jiàn)于創(chuàng)傷性腦損傷、中風(fēng)等情況中，由于大腦自身修復(fù)能力有限，對(duì)于腦功能損傷較重情況傳統(tǒng)治療方式往往療效有限。通過(guò)細(xì)胞移植重建腦回路目前恢復(fù)大腦功能最有前景的方法之一。
02
研究亮點(diǎn)
早前研究發(fā)現(xiàn)，人腦類(lèi)器官移植到嚙齒動(dòng)物宿主中能夠存活，且可以與宿主大腦整合。但腦類(lèi)器官能否在功能上與受損成年大腦整合尚未有明確的證據(jù)。
本研究中，研究人員利用人多能干細(xì)胞構(gòu)建前額葉皮質(zhì)類(lèi)器官，并將腦類(lèi)器官移植到視覺(jué)皮層受損的成年大鼠腦中。在移植3個(gè)月后，研究人員觀(guān)察到移植的腦類(lèi)器官?gòu)?qiáng)勁的存活率（82.1%）。組織學(xué)分析表明，血管散布在起源于宿主大腦的類(lèi)器官中，同時(shí)凋亡細(xì)胞逐漸減少，這些結(jié)果說(shuō)明，移植的腦類(lèi)器官形成了健康且血管化良好的移植物。
圖1 腦類(lèi)器官的生成
移植的腦類(lèi)器官中存在更多的成熟神經(jīng)元，同時(shí)發(fā)現(xiàn)雖然移植的腦類(lèi)器官中的皮質(zhì)神經(jīng)元盡管隨著時(shí)間推移而成熟，但移植后的腦類(lèi)器官中的神經(jīng)元層狀結(jié)構(gòu)丟失了。此外，發(fā)現(xiàn)移植的腦類(lèi)器官中的星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞主要來(lái)源于宿主，可以支持神經(jīng)元功能。它在宿主大腦的功能整合取決于移植神經(jīng)元和宿主大腦回路之間適當(dāng)連接的形成。
研究人員發(fā)現(xiàn)移植的腦類(lèi)器官向宿主大腦發(fā)出了神經(jīng)元投射，同時(shí)在移植的腦類(lèi)器官投射與宿主大腦之間的界面處存在人類(lèi)突觸蛋白表明在移植的腦類(lèi)器官和宿主大腦之間形成了特定的突觸。
圖2 類(lèi)器官移植物神經(jīng)元投射廣泛輸入宿主大腦
為評(píng)估移植的腦類(lèi)器官與宿主視覺(jué)信息源的連通性，研究人員利用改良的皰疹病毒系統(tǒng)進(jìn)行多突觸順行追蹤。結(jié)果顯示，視網(wǎng)膜輸出通過(guò)突觸連接到移植的腦類(lèi)器官上，緊接著，通過(guò)一系列的觀(guān)測(cè)發(fā)現(xiàn)所有記錄的移植的腦類(lèi)器官都表現(xiàn)出自發(fā)的神經(jīng)活動(dòng)。
圖3 類(lèi)器官移植物接受來(lái)自嚙齒動(dòng)物大腦多個(gè)區(qū)域的傳入輸入
為研究移植的腦類(lèi)器官的神經(jīng)活動(dòng)，對(duì)麻醉動(dòng)物進(jìn)行視覺(jué)刺激反應(yīng)，研究團(tuán)隊(duì)將大鼠暴露在閃光中，并使用了不同方向的黑白條紋來(lái)檢測(cè)神經(jīng)活動(dòng)的變化。通過(guò)對(duì)一致的腦器官中單個(gè)神經(jīng)元活性的檢驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)移植的腦器官中相當(dāng)多的神經(jīng)元不僅做出了反應(yīng)，還表現(xiàn)出了方向選擇性。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了移植的腦器官的神經(jīng)元不僅與視覺(jué)系統(tǒng)整合在一起，還能執(zhí)行視覺(jué)皮層中的特定功能。
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熱評(píng)
受傷后通過(guò)重建大腦回路恢復(fù)腦功能一直是再生醫(yī)學(xué)追求的目標(biāo)。類(lèi)器官由于具有在組織結(jié)構(gòu)上還原患者受損組織，以及與患者匹配移植的潛力，被視為腦基質(zhì)修復(fù)的倍具前景的候選。該研究證明了人腦類(lèi)器官可以修復(fù)大鼠受損視覺(jué)系統(tǒng)，為腦類(lèi)器官移植物有潛力作為回復(fù)皮質(zhì)功能治療策略提供了有力依據(jù)。
03
精科亮點(diǎn)
精科醫(yī)學(xué)作為國(guó)內(nèi)類(lèi)器官技術(shù)轉(zhuǎn)化先行者，我們?cè)陬?lèi)器官培養(yǎng)上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，涵蓋了乳腺癌、肺癌、胃腸癌、肝癌、膀胱癌、前列腺癌、腎癌、甲狀腺癌、卵巢癌、宮頸癌、骨肉瘤以及腦腫瘤等多種實(shí)體腫瘤。其中基于活檢組織的微量建模培養(yǎng)成功率極高，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)穿刺標(biāo)本的“一樣兩檢”（類(lèi)器官藥敏＋NGS）。精科擁有自主研發(fā)的類(lèi)器官培養(yǎng)技術(shù)和試劑盒，能夠有效地延長(zhǎng)樣本保護(hù)期，擴(kuò)大地域覆蓋面。此外我們還和多家醫(yī)院和科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展科研與臨床合作。目前我們已經(jīng)在類(lèi)器官建模方法、類(lèi)器官鑒定、藥物敏感性檢測(cè)方法、類(lèi)器官共培養(yǎng)等多個(gè)重要技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破，并已建立相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)。
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