最古老的迷你小脑具有栩栩如生的年轻细胞

在显微镜下，通过人类皮质“迷你脑”模型的染色切片显示神经元（蓝色）和称为星形胶质细胞（红色）的星形支持细胞。

由斯坦福大学Paşca实验室提供
当可以从患者中移除肿瘤并在盘中研究肿瘤时，肿瘤学领域被转化。斯坦福大学神经科学家SergiuPaşca希望精神科医生能够体验到同样的革命。然而，大脑比癌症提出了更大的挑战。没有选择简单地切割一个人的健康的大脑皮层，医生可以解剖肿瘤的方式，脑科学家不得不创造性。

现在，Paşca与其他研究人员一起，从实验室的干细胞中培养直径约四毫米的人脑组织小球。从正确的化学物质的提示，这些文化生长成神经元和其他细胞类型，组织自己的几个星期和几个月，至少在某种程度上，类似人类大脑的实际区域的结构。（资格是必要的，因为这些结构缺少重要的组成部分，包括血管和免疫细胞。）研究人员乐观地认为，这种组织工程专长将在基础大脑研究，疾病建模和个性化医学中引起海洋变化。

在过去五年中，科学家一直致力于使这些“迷你脑”或脑组织更像真实的东西。本月初，Quanta报道了一种组装前脑电路的新方法，允许中间神经元从一个区域迁移到另一个区域，如同在真实大脑中一样。

但是迄今为止研究的大多数文化只在其发育的前三个时期才模仿大脑。越来越多的证据表明，涉及神经发育障碍（如自闭症和精神分裂症）的过程在晚期，第二或第三个三个月甚至出生后开始。即使在亚细胞水平上，这一广泛时期的大脑组成的变化也是深刻的，这一事实似乎遏制了早期胎儿迷你脑的研究价值。

在最近发表在研究神经元，然而，帕斯卡和他的团队可能已经翻过推迷你大脑前所未有的长寿这一障碍。他们已经培养了他们的大脑组织近两年 - 使他们成为历史上最长寿的人类细胞培养物。（在接受采访时，Paşca补充说，一些有机体在现在持续了超过850天。）为了帮助证明小脑的价值，科学家着重于一种大脑被忽略的脑细胞的成熟以前的细胞培养研究，因为它发展缓慢，难以检查。

星形胶质细胞是大的，非神经元的星形细胞，其构成大脑中的大部分白质，并且大大超过了灰质中的神经元。科学家最近才开始欣赏星形胶质细胞的重要工作：它们帮助神经元形成突触并在不再需要时修剪它们; 他们与血管联系; 他们感觉到大脑中的创伤。但星形胶质细胞也在神经退行性疾病如肌萎缩性侧索硬化症（ALS或Lou Gehrig病）中发挥作用，并且涉嫌神经发育障碍。

在斯坦福大学和其他地方的实验室生长的“皮质球体”微型脑膜看起来像直径几毫米的微小，不起眼的组织球。
由斯坦福大学Paşca实验室提供

几年前，Paşca与他的斯坦福同事本·巴雷斯（Ben Barres）合作，看看有关星座胶质细胞发育的组织结构。Barres的实验室已经研究了星形胶质细胞和其他白细胞细胞多年，而Barres最近开始确定胎儿星形胶质细胞在形态和基因表达方面与出生后大脑的差异很大（他和他的合着者描述了神经元在2016年1月的差异）。Paşca开发的技术可以延长有机体生长，Paşca和Barres可以看出，老式的小脑会产生更加成熟的星形胶质细胞，这些星形胶质细胞与实际脑部发育的细胞模式相匹配。

结果显示出显着的相似之处。在组织生长的头五个月，星形胶质细胞非常活跃，迅速繁殖，远离神经元之间的突触连接 - 正如胎儿在子宫内生长一样。但九个月后，有机体星形胶质细胞达到了更为成熟的状态，与Barres在出生后脑细胞中观察到的相似。他们开始表达一组不同的基因，其大部分活动转化为更多的支持功能，例如增加附近神经元中的钙信号，以促进其成熟。

“神经元很容易 我们有可以从人类干细胞制造大量神经元的方案。星形胶质细胞更复杂，“加利福尼亚大学圣地亚哥分校教授Alysson Muotri说，他没有参加研究。“我们从来不知道在这项研究之前，如果你等待足够长时间，可以获得成熟的星形胶质细胞。”
该团队的发现为研究人类大脑发育开辟了新的机会。这些组织不仅可以作为更多地了解星形胶质细胞成熟的模型，而且还可以是研究涉及神经元和星形胶质细胞的疾病的良好系统，据国立大学神经科学家郭立明介绍，宾夕法尼亚的佩雷尔曼医学院没有参与研究。

为此，Paşca和他的同事正在努力寻找一种更快的方式使组织细胞成熟，因为从长远来看，维持未受污染的细胞培养两年是不可持续的。疾病建模也是不切实际的，特别是如果希望是操纵基因表达以反映个体患者的特定疾病，目的是最终直接从其取样的细胞生长组织 - 正如肿瘤学家一样。但是尽管需要进行改进，Paşca对于组织方法的无创性，个性化性质对神经介质的意义感到兴奋。他说：“现在我们真的可以开始提出关于胎儿发育过后可能出现什么的导致精神疾病的问题。”

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