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( 二 ) 本文转自：文汇报

兰卡斯特是最早尝试将人类干细胞转化为神经干细胞的科学家之一。 2013年，兰卡斯特开发的大脑类器官在两个月后发育出了大脑生命组织——脑叶，其中包含了数十种不同类型成熟的神经元和不成熟的神经干细胞，这些神经细胞在充满营养液的空腔组织中分为不同的层次。 “这是大脑类器官的绝妙组织结构。 ”兰卡斯特说。
类器官的开发为神经学家绕开使用人类胚胎组织样本研究大脑所涉及的伦理问题提供了一个独特机会。其他许多实验室纷纷加入到这一研究中来，参与开发产生不同大脑部分的大脑类器官。
大脑类器官的细胞集群遵循与胚胎发育相似的模式，如产生哪些细胞层、激活哪些基因、制造哪些蛋白质等。美国加利福尼亚州拉荷拉市索尔克生物研究所的弗雷德·盖奇说：“最令人着迷的是大脑类器官的自我模式化过程，只需将干细胞放入培养皿中，提供一定条件，它们就会形成非常了不起的结构。 ”
同样令人惊讶的是，成熟的神经元可以激发产生大脑电信号。研究人员甚至还检测到，不同的神经元有时会表现出脑电波的同步活动模式。美国加州大学圣地亚哥分校的艾利森·莫特里尔在“迷你大脑”研究方面取得了一些引人瞩目的成就，他指出， “迷你大脑”的复杂程度与出生前一个月左右的胎儿相类似。
模拟疾病特征
“迷你大脑”溯源致病机制
一些研究团队发现，培育了9个月的类器官在行为上会有变化。美国斯坦福大学的塞尔吉乌·帕斯卡说，这些细胞似乎有遗传记忆，它们会记得在真实大脑中应该会在什么时候出生，到时候了，它们就开始改变自己的形态和蛋白质表达。例如，在新生婴儿的大脑中，一种叫做NMDA受体的分子形态会发生变化， NMDA受体的作用是参与神经元之间的化学信号传递。帕斯卡培养的“迷你大脑”在8.5至10个月左右的时候就出现了这种变化。
但这并不表明， “迷你大脑”与真实的胚胎或婴儿大脑是完全一样的。 “迷你大脑”长到大约几毫米左右就会停止生长，不会长得更大，但它们已经表现出令科学家非常感兴趣的一些特性。
兰卡斯特的研究目标主要是理解大脑的发育和演变，这两项研究是相互关联的，因为渐进性演变通常通过胚胎发育这一途径来实现。
“是什么让人类成为如此特殊的一个物种？这是困惑了人类数千年的一个根本问题。 ”兰卡斯特说。通过对人类“迷你大脑”与黑猩猩、大猩猩细胞组织样本培育的“迷你大脑”的比较，兰卡斯特团队发现，基因变化可以解释为何人类大脑会进化得如此发达。一个重要原因是，人类婴儿在母体中的时间较长，神经干细胞增殖阶段时间更长，产生的脑细胞也更多。
还有一些研究团队提取了一些病人的皮肤细胞，培育出模拟各种人类疾病的“迷你大脑” 。如果基因在这些疾病的产生中起主要作用，那么培育出的大脑类器官也会有和那些病人相类似的特征。
以运动神经元疾病和额颞叶痴呆为例，前者会导致进行性瘫痪，后者是一种发病年龄多在50岁左右且不常见的痴呆症。这两种病症看似并无关联，但事实上，它们往往是由同一组基因突变引起的。这些突变通常会削弱脑细胞应对蛋白质和DNA损伤的能力，而蛋白质和DNA损伤与聚多糖水平上升有关。
英国剑桥大学的安德拉斯·拉卡托斯主持的一项研究发现，从这些疾病患者的细胞中提取神经元所开发出的类器官，也显示了同样的特征，包括聚多糖的增加。这一发现意味着，通过对类器官的观察，可以看到疾病随着时间推移而发展的一些特征。如此，就可以看出到底是哪里出了问题。