科學家實驗室培育出數百個微型人類大腦：迷你「類器官」

研究人員在實驗室中培植出了數百個微型人類大腦，試圖利用它們來研究自閉症和精神分裂症等精神障礙。而他們培植這些大腦的方法可以說簡單得令人驚訝。這些「類器官」直徑只有三至四毫米，結構類似於尚未發育成熟的人類大腦。圖為迷你大腦放大後的照片。

研究人員利用人類皮膚細胞培育出了一些豌豆大小的「大腦」。圖為發育中的人類大腦（左圖）和「類大腦」（右圖）的對比。

研究人員利用人類皮膚細胞培育出了一些豌豆大小的「大腦」。圖為發育中的人類大腦（左圖）和「類大腦」（右圖）的對比。

我們為什麼是右撇子或左撇子？我們為什麼會出現自閉症？人類大腦至今仍有很多未解之謎。研究人員在實驗室中培植出了數百個微型人類大腦，試圖利用它們來研究自閉症和精神分裂症等精神障礙。

我們為什麼是右撇子或左撇子？我們為什麼會出現自閉症？人類大腦至今仍有很多未解之謎。有些問題可以通過研究其它動物的大腦來解決，比如老鼠等。但有些獨特的問題只有人類大腦才會遇到，這種方法便束手無策了。

最近研究人員在實驗室中培植出了數百個微型人類大腦，試圖利用它們來研究自閉症和精神分裂症等精神障礙。而他們培植這些大腦的方法可以說簡單得令人驚訝。這些迷你大腦是利用細胞培育出來的，該研究團隊使用的是皮膚細胞，但其實各種類型的細胞都可以。

瑪德琳·蘭卡斯特（Madeline Lancaster）是劍橋醫學研究理事會分子醫學實驗室的一名工作人員，她便是參與這項研究的科學家之一。「這些大腦的生長方式和在胚胎中一模一樣。」蘭卡斯特醫生說道。

科學家先利用蛋白質，將這些細胞轉化為幹細胞，隨著它們不斷生長，腦細胞就會漸漸分化出來。接著，研究人員會中斷提供給細胞的養分，而出於某種未知的原因，腦細胞似乎是這些細胞中最有活力的，因此存活了下來。研究人員再把這些腦細胞放到一種特製的凝膠中，然後放入孵化器中進行培養。

「我們目前主要關注的是其它神經發育障礙疾病，如自閉症和智力障礙等。我們把在這些疾病中發現的變異情況引入到迷你大腦之中，然後在『類器官』發育的基礎上研究它們的發病機理。」蘭卡斯特博士介紹道。

第一枚「瓶中的大腦」由幹細胞科學家於2013年首次培育成功。這些科學家希望，他們的研究結果能夠幫助我們找到神經與精神疾病的治療方法。這些「類器官」直徑只有三至四毫米，結構類似於尚未發育成熟的人類大腦，就像正常的大腦一樣，這些「類大腦」也分為灰質和白質，而且都包含特定的大腦區域。

維也納分子生物技術研究院的約爾根·諾布里奇（Juergen Knoblich）從一名小頭畸形患者的結締組織中分離出了一些誘導多能幹細胞（簡稱iPS細胞）。小頭畸形是一種罕見、但極為嚴重的基因障礙症，患者的腦部體積比常人小得多，因此患有嚴重的精神障礙。就像很多神經疾病一樣，這種疾病很難通過白鼠進行研究，因為它們的大腦遠不如我們的複雜。

該研究團隊採用了一種3D基質支架，模仿了人類胚胎的體內環境，還利用了一種名叫旋轉生物反應器的特殊實驗設備，為大腦提供所需的營養物質和氧氣。「該方法逐漸讓我們了解到了大腦發育過程中出現的一些缺陷。我們希望最終能利用它們來研究一些更為常見的疾病，如精神分裂症或自閉症等。」諾布里奇教授說道。「我們還希望能模擬出一些這樣的缺陷。」

科學家最開始的目標是，研發出一款能用來研究大腦工作機理、更好地理解大腦疾病、以及測試新藥物的生物工具。很多研究人員都希望能培育出和人類大腦一模一樣的大腦。但也有一些研究人員認為，這一目標目前還難以實現。

普利茅斯大學認知研究所的馬丁·科斯博士（Dr Martin Coath）質疑，怎麼會會有人試圖培育出「真正」的人類大腦呢？「『功能正常』的人類大腦具備自己的意識，有自己的願望和夢想，能夠感知疼痛，還會問我們對它做了些什麼。」他指出。「而如果我們能在實驗室中培育出一枚比人類大腦簡單得多的大腦，給它連上電子眼、電子耳和雙手，教會它做一些事情——這已經和很多簡單的生命體的大腦一樣複雜了。但在我看來，這並沒有那麼遙不可及。」

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