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在干细胞衍生的大脑器官中建模的神经发育障碍

脑类器官是由神经元异位症患者捐赠的皮肤细胞活检组织生长而来的,神经活检异位症可能导致智力残疾和癫痫。这项研究是由马克斯·普朗克精神病研究所的一个小组进行的。

他们使用了称为脑类器官的大脑发育模型,其中人类细胞在培养皿中将自己组织成类似大脑的结构。在这种疾病中,大脑的最外层即皮层畸形。人体皮质的畸形是导致残疾的主要原因。异型是一种遗传性疾病,在发育过程中神经元的迁移受到干扰。

秒速飞艇官网脑类器官使Max Planck研究人员能够在实验室中准确概括该疾病。他们发现类器官中所含的细胞源自受疾病影响的个体,它们的形态和导航系统不同。尤其是,科学家们能够找到在患病细胞中独特的全新分子标记集,从而为他们提供了如何确定可能的靶标和对患者进行治疗的策略的潜在思路。

研究动物模型的科学家已经获得了对大脑功能的很多见解。但是,动物模型有其局限性,因为动物的大脑与人类的大脑经历了截然不同的发育过程。已经对人脑进行了一些研究,但是它依赖于验尸捐赠和培养的细胞。由于难以获得人脑组织,并且动物模型只能在有限的程度上对人脑进行建模,因此在脑研究中存在着关键的空白,因此人们强烈寻求一种新型的人类疾病建模方法。

马克斯·普朗克精神病研究所的卡佩罗研究小组高度协作,特别是与莱比锡马克斯·普朗克进化人类学研究所的芭芭拉·特鲁特莱因的实验室合作,采用了大脑类器官来模拟发育性脑功能衰竭。这些脑类器官使神经科学发生了革命性的变化,因为它们可以概括神经元在发育中的分化方式。当人脑发育时,新细胞会以非常特定的顺序生长和聚集。

从皮肤细胞到干细胞

这项研究中的大脑类器官是由患者捐赠的皮肤细胞活检组织生长而来的。领导这项工作的Silvia Cappello解释说:“我们将皮肤细胞重新编程为诱导性多能干细胞。然后,这些多能干细胞被用于生成脑细胞,可以将其分化为许多不同类型的脑细胞。然后可以研究它们在实际人脑中的行为方式,研究不同类型的脑细胞及其相互作用。卡佩罗补充说:“大脑的类器官使我们对脑细胞的功能有了更清晰的了解,并可以准确地模拟人类神经系统疾病。”

体外模拟人脑发育的能力具有巨大的转化价值。脑类器官已经帮助科学家更好地了解寨卡病毒,阿尔茨海默氏病和自闭症。由于大脑的类器官是从个体的细胞中生长出来的,它使科学家能够精确地研究个体患者中正在发生的事情。Cappello得出结论:“验证大脑类器官是代表一个非常重要的步骤,它可以帮助我们了解发育和神经系统疾病,它们对于发现新的治疗方法具有广阔的前景。”

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