荷蘭科學家從胚胎大腦細胞培養出成熟的腦類器官

腦類器官

腦類器官（Brain Organoids）指的是利用幹細胞培養出的三維神經組織，目前多數的腦類器官是由多能幹細胞（pluripotent stem cells）培養而來，大小約為米粒大小。近年來，已經有許多研究證明腦類器官具備大腦的各種細胞（包括神經元和星狀細胞）與基本的神經分層結構，並且可以產生神經的電訊號。然而，目前的腦類器官仍缺少例如人腦結構的各個腦區的區別。為此，有科學家提出使用由胚胎大腦取出的組織幹細胞來培養腦類器官，以解決此問題。

研究重點

來自荷蘭麥克西瑪公主兒科腫瘤中心（Princess Máxima Center for Pediatric Oncology）的研究人員，使用12-15週妊娠期的胚胎大腦組織培養出三維的腦類器官，此研究成果已經發表在Cell期刊。研究人員取得七位捐贈者的胚胎腦內細胞，並進行器官培養。經過4到8天的培養，細胞幹細胞開始形成明顯的結構和邊界，隨後每兩週腦類器官的大小會增加一倍。神經元主要存在於腦類器官的中心區域，而外圍則是前驅細胞。研究人員發現，當他們改變培養介質中的訊號分子時，前驅細胞可以轉化為神經元，進一步促進腦類器官的成熟發展，但這會減緩腦類器官的生長速度。當研究人員通過組織學和轉錄組學特徵的與原生組織進行比較，發現腦類器官能夠重現原生組織的細胞多樣性和轉錄特性。

思考

研究人員報告，與多能幹細胞培養的腦類器官相比，組織幹細胞培養的腦類細胞並不會自動成長為成熟的腦組織，必須需要給予不同的培養介質。然而，接下來組織幹細胞培養的腦類器官可以維持更長的時間並成長為更像人類大腦的組織，也可以產生細胞外基質。因此此腦類器官可以作為研究大腦與功能分化的重要模型，並可以檢測不同訊號分子在大腦發育時的作用。此外，因為這種腦類器官係由人類胚胎養成，為此，研究團隊強調所使用的胚胎均獲得孕婦的同意使用，而參與實驗不會給予胚胎捐贈者任何金錢補償，確保捐贈者不是為了獲得金錢利益而捐贈。此外，研究人員也與倫理學家共同合作，確保腦類器官將不會有感受到痛苦與意識，畢竟這些腦類器官沒有連結任何感官器官與輸出，而結構也不夠複雜到足以產生意識。

論文:

https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.12.012

相關報導:

https://www.science.org/content/article/first-brain-organoids-grown-fetal-tissue-offer-window-development

圖片來源:

原始論文 獲CC BY 4.0授權

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