又一里程碑！人脑类器官植入鼠脑，对光产生了反应

▎药明康德内容团队编辑
将人的类脑器官植入大鼠脑部，不仅成功实现了人-鼠大脑的结合，并且类脑器官能够接替大鼠大脑，对视觉刺激作出反应。这项发表于《细胞·干细胞》期刊的新研究，呈现了类器官研究的又一个里程碑。

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在数十年的研究历程中，科学家早已能够将人的神经元植入啮齿动物的大脑中；就在去年，《自然》杂志的一项重磅研究更进一步，实现了
人的类脑器官与大鼠大脑的结合
：类脑器官可以正常发育和成熟，并与大脑的神经回路部分整合，真正成为大鼠大脑的一部分。
在实现生理结构上的连接之后，类脑器官能否在功能上与大鼠大脑整合，恢复后者受损的能力？
为了探索这个问题，宾夕法尼亚大学H.IsaacChen教授教授带领的团队首先在实验室中培养人的类脑器官。经过80天的培养，干细胞分化形成大脑皮层细胞的三维组织。接下来，这些类脑器官被植入成年大鼠的大脑，这些大鼠的视觉皮层事先遭到损坏。
“我们移植的不仅是单个细胞，而是整个组织， ”Chen教授表示， “类脑器官的结构与大脑类似，我们能够观察其中的单个神经元，从而更深入地理解在移植后，类脑器官的整合方式。 ”

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▲人的类脑器官（绿色）与大鼠大脑（红色）整合（图片来源：Jgamadzeetal.）
两个月后，大鼠在观看屏幕上的一系列图像时，出现了神经元的反应。在3个月的研究期间内，类脑器官与大鼠的大脑整合，逐渐长出血管，体积也持续增加，产生神经元投射，与大鼠的神经元形成突触连接。
人-鼠大脑的整合速度之快令研究人员震惊。作者指出，此前有研究将人的单个神经元移植至啮齿动物的大脑中， 9~10个月后仍未完全发育成熟。但最新研究仅用不到3个月就实现了整合。
研究团队使用荧光标记的病毒来追踪类脑器官与大鼠大脑的突触连接。当他们将病毒注射至大鼠的眼部，可以观察到神经连接从视网膜开始，最终抵达类脑器官，证实了类脑器官的功能连接。
接下来，研究团队将大鼠暴露在闪光中，并使用了不同方向的黑白条纹来检测神经活动的变化。通过对类脑器官中单个神经元活性的检验，研究发现类脑器官中相当多的神经元不仅作出了反应，还表现出了方向选择性。 “实验说明了类脑器官的神经元不仅与视觉系统整合在一起，还能执行视觉皮层中的特定功能。 ”Chen教授表示。

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【又一里程碑！人脑类器官植入鼠脑，对光产生了反应】▲实验示意图（图片来源：参考资料[1]）
这项突破迈出了重建受损大脑的第一步。接下来，研究团队将检验其他皮层受损时，移植的类脑器官能否发挥类似的作用。研究团队还将尝试理解类脑器官神经元与大脑整合的规律，从而真正理解、控制这个过程，发掘其在医学领域的潜力。
参考资料：
[1]Han-ChiaoIsaacChenetal,Structuralandfunctionalintegrationofhumanforebrainorganoidswiththeinjuredadultratvisualsystem,CellStemCell(2023).DOI:10.1016/j.stem.2023.01.004
[2]Humanbrainorganoidsrespondtovisualstimuliwhentransplantedintoadultrats.RetrievedFeb.2nd,2023fromhttps://www.eurekalert.org/news-releases/977787