本文转自：文汇报从头设计“定制”器官|日趋完整的“迷你大脑”离真正的人脑还有多远本文转自：文汇报

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从头设计“定制”器官，工程化器官制造技术将在未来10-15年走向成熟
日趋完整的“迷你大脑”离真正的人脑还有多远

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突触和神经元细胞发送化学电信号。图/视觉中国

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培育大脑类器官的最新方法学进展。（图片来源：Frontiers）

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一个“迷你大脑” ，有分层的神经组织和不同的神经干细胞群，并已产生神经元。（图片来源：UCLA官网）在生命倒计时中等待可移植器官，是一种令人焦灼的煎熬。朝着器官移植“按需定制”的终极梦想，研究人员正在探索如何从头开始设计复杂组织，在工厂里培育定制器官。据《麻省理工科技评论》最新发布的2023年“全球十大突破性技术”预测，工程化器官制造技术将在未来10-15年走向成熟。
除了可移植的人工器官，更前沿的实验室甚至在尝试培养人类脑细胞，这被称为“大脑类器官”或“迷你大脑” 。研究人员正在努力使它们变得更像人脑。同时，这一研究也在加深和改变我们对大脑神经发育和疾病的理解。
■方陵生/编译
十几个细胞组成的淡黄色小球悬浮在一盘透明的粉红色液体中。肉眼望去，那只是一些不规则的小斑点，但在高倍显微镜下，通过巧妙的染色技术，它们呈现出一圈圈层次分明的红色、蓝色和绿色的复杂构造。
这就是研究人员在实验室里培养出来的人类脑细胞。通过脑细胞相互连接的分支分岔而产生的脑电波，是人类思想的物质基础。这些实验室里诞生的细胞集群是英国剑桥大学玛德琳·兰卡斯特实验室的研究成果。
这样的大脑细胞结构叫作“大脑类器官” ，也被称为“迷你大脑” ，在帮助我们理解大脑方面有着令人着迷的前景。通过“迷你大脑”的开发研究，研究人员对大脑这一人体最神秘器官的运行方式有了更多新的见解。他们将更深入地了解自闭症患者的大脑与常人的不同之处，解析痴呆症和运动神经元疾病患者的大脑是如何出错的。
如今，神经科学家希望在实验室里培育出更大更复杂的大脑类器官。有的研究人员尝试用血管来培养，有人则尝试将模拟大脑不同部分的两个类器官结合在一起。如果这些实验能够成功，实验室培养的大脑将能比以往任何时候都更详尽地模拟真实人脑的发育和疾病，为探索新的治疗方法铺平道路。
这是一个令人憧憬的前景，但科学家最终能培育出有感知能力的“迷你大脑”吗？
从平面到立体
自动形成“了不起的结构”
开发类器官的关键是干细胞，与普通体细胞相比，干细胞更容易培养和增殖。 2006年，干细胞研究取得了突破性进展，日本研究人员采用成人皮肤细胞样本，通过基因编程技术将其改造为诱导多能干细胞，简称iPS细胞。 iPS细胞类似于受孕头几天的胚胎细胞，可发育成各种人体组织，包括大脑细胞和大脑神经元。
培养皿中人工培育的神经元有一个缺点，那就是它是平面的，只有一个维度。而真实人类大脑细胞则排列成三维的立体状，它们互相挤挨在一起，处于持续不断的信息交流中。
研究人员创建三维细胞集群的方法是将干细胞注射到一小团凝胶中，凝胶悬浮于液体中，保持持续晃动状态，以防止它下沉到培养皿底部。干细胞在培养皿中增殖并发育成不同类型的人脑细胞，最终形成被称为“大脑类器官”的细胞集群。