实验室培育的迷你大脑发育出能“看得见”的眼睛

据外媒报道,研究人员在实验室培育的微型器官方面取得了惊人突破。通过利用诱导多能干细胞(iPSCs),该团队诱导大脑类器官发展出基本的眼睛结构,这种结构可以感知光线并向大脑的其他部分发送信号。人类的大脑是自然界造出来的最复杂的东西之一,为了帮助我们更好地理解它,科学家们一直在实验室里制造微型大脑。据

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  据外媒报道,研究人员在实验室培育的微型器官方面取得了惊人突破。通过利用诱导多能干细胞(iPSCs),该团队诱导大脑类器官发展出基本的眼睛结构,这种结构可以感知光线并向大脑的其他部分发送信号。

  人类的大脑是自然界造出来的最复杂的东西之一,为了帮助我们更好地理解它,科学家们一直在实验室里制造微型大脑。据了解,皮肤细胞取自成人捐献者,在恢复成干细胞后放入模拟大脑发育环境的培养液中从而使它们形成不同的脑细胞。最终的结果是一个豌豆大小的三维大脑模型,它可以用来研究发育、疾病或药物效果。

  现在,杜塞尔多夫大学医院领导的团队让这种研究更进一步。据悉,该研究小组已经培育出具有视觉杯的脑器官,视觉杯是在眼睛中视神经跟视网膜相遇方发现的视觉结构。它们在小大脑的前部对称地生长,这给了这个类器官一个引人注目的面孔。

  但最重要的是,这些视神经杯是功能性的。它们含有多种不同类型的视网膜细胞,这些细胞形成了神经元网络,它们对光线做出反应并将这些信号发送到大脑。晶状体和角膜组织也会形成。

  “在哺乳动物的大脑中,视网膜神经节细胞的神经纤维伸出来跟它们的大脑目标连接,这在体外系统中从未显示过,”该研究的论文资深作者 Jay Gopalakrishnan 说道。

  团队使用了来自 4 名捐赠者的干细胞,他们在 16 批细胞中制造了 314 个脑器官,其中约 72% 形成了视神经杯。这些结构在 30 天开始出现并在 50 天内成熟,研究小组表示,这跟人类胚胎发育视网膜的时间框架相似。这项研究表明,这项技术是可复制的,尽管为了将它们用于研究还需要进一步的工作来保持它们的可行性。

  Gopalakrishnan 表示:“我们的工作强调了大脑类器官产生原始感觉结构的显著能力,这种感觉结构是光敏的并拥有类似于体内发现的细胞类型。这些类器官可以帮助研究胚胎发育期间的脑-眼相互作用、为先天性视网膜疾病建模,并为个性化药物测试和移植治疗生成患者特定的视网膜细胞类型。”

  虽然这些类脑器官仍非常初级,但如果它们继续发展,可能有朝一日会引发伦理问题。之前的研究已经在两个月大的类器官中检测到脑电波,大致相当于早产婴儿的脑电波,并进一步发展可能会产生具有某种形式的自我意识甚至意识的迷你大脑。像视觉这样的感官输入可能是其中的关键因素。这是科学家需要关注的问题。

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