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重大進展:人工腦在培養皿中誕生了

日期: 2017-04-20
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      人體中最複雜的器官是大腦。由於其複雜性,當然,也出於道德原因,對其進行科學實驗例如可以幫助我們了解帕金森病等神經變性疾病的實驗是非常困難的。

      盧森堡大學盧森堡體係生物醫學中心(LCSB)的科學家現在已經成功地將源自皮膚樣本的人類幹細胞轉化為與人類中腦細胞表現非常相似的微小三維腦樣培養物。在研究人員的培養皿中,不同的細胞類型發育、連接到一個網絡中,交換信號並產生典型的活性大腦代謝產物。“我們的細胞培養為大腦研究開辟了新的大門”,Jens Schwamborn博士說道,他的LCSB研究組——發展與細胞生物學的研究工作已經完成。 “我們現在可以用它來研究帕金森病的病因,以及如何有效地治療帕金森病。”該小組今天將其結果發表在了著名科學雜誌“幹細胞報告”上。

      人類中腦是帕金森研究人員特別感興趣的:它是醫學上被稱為黑質的組織結構的容納結構。在這裏,神經細胞 —— 特別是多巴胺能神經元,產生信使多巴胺。人類需要多巴胺以保持身體平穩運動。如果多巴胺能神經元死亡,那麽受到影響的人會發展出震顫和肌肉僵硬,這些是帕金森氏症的獨特症狀。由於倫理原因,研究人員不能從黑質細胞中提取它們進行研究。因此,世界各地的研究小組正在研究培養培養皿中的中腦三維結構。由幹細胞研究員Jens Schwamborn領導的LCSB小組便是一個這樣的組織。

      LCSB科學家研究所謂的誘導性多能幹細胞(幹細胞),該幹細胞不能產生完整的生物,但可以轉化為人體的所有細胞類型。將幹細胞轉化為腦細胞所需的程序是由Anna Monzel開發的,是她博士論文的一部分,她正在Schwamborn的研究小組進行研究。 “我必須為幹細胞開發一種特殊的,精確定義的生長因子混合物和一定的治療方法,以便它們在所需的方向上進行區分,”Monzel描述了她的方法。為了做到這一點,她能夠借鑒Schwamborn的團隊前幾年所做的廣泛的準備工作。培養皿中的多能幹細胞繁殖並擴展成三維支持結構,產生組織樣細胞培養物。

      “我們隨後對這些人造組織樣本的檢查顯示,中腦特征的各種細胞類型已經發展,”Jens Schwamborn說。“這些細胞可以傳輸和處理信號,我們甚至能夠檢測到多巴胺能細胞,就像中腦一樣。”這一事實使得LCSB科學家的工作比全球帕金森氏症研究人員的工作更突出,正如Schwamborn強調:“在我們的新細胞培養中,我們可以比以前更好地研究導致帕金森病的機製,我們可以測試什麽效應環境影響如汙染物對發病有影響,是否有新的活性劑可能緩解帕金森病的症狀,或者可以從病因中解決這個問題,接下來我們將進行這樣的調查。“

      腦組織培養的發展不僅為新的研究方法打開了大門。它也可以幫助減少大腦研究中動物測試的數量。培養皿中的細胞培養物是人類來源的,並且在某些方麵比實驗動物(例如大鼠或小鼠)的大腦更類似於人的大腦。因此,人類大腦的結構及其功能模式可以以不同於動物的方式進行建模。 “我們的方法也有吸引人的經濟機會,”Jens Schwamborn解釋說:“組織培養的生產是非常精細的,在我們分拆Braingineering Technologies Sarl的範圍內,我們將收費為其他實驗室或製藥行業開發可以提供培養的技術用於研究。
(來源:medicalxpress)

 

 

 

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