一项新的研究表明，科学家可能很快就能在实验室培养“人类大脑”。美国塔夫茨大学的科学家最近首次成功开发了一种使用人类细胞的三维大脑模型，这可以帮助他们更好地研究异常大脑活动。
研究人员多年来一直试图培养大脑组织，但这一次新技术不同于过去，使用功能性中性组织来培养“类大脑”。研究人员表示，将来他们可以利用帕金森氏症和阿尔茨海默氏症患者的细胞来培养类脑细胞，以观察大脑对特定疗法的反应。
该研究小组已经开发了一种用于中枢神经系统的三维人体器官培养模型，该模型可以模拟大脑的结构和功能特征，还可以显示持续数月的神经活动。
科学家可以用阿尔茨海默氏病、帕金森氏综合症或其他疾病患者的细胞来填充这个三维模型的丝和胶原蛋白。组织模型可以帮助科学家更好地探索细胞之间的相互作用、疾病进程和对各种疗法的反应。
3D脑组织模型克服了先前模型面临的主要挑战，即缺乏可用的人类神经细胞。因为很少有人会从健康人的大脑中提取神经组织，通常只有在对死于疾病的病人进行尸检时，才能获得他们的神经细胞。研究人员开发的新模型不使用神经细胞，而是使用人类诱导的多能干细胞。干细胞来源广泛，可以很容易地从病人皮肤中提取。
为了创造诱导多能干细胞，有必要逆转细胞发育的“时钟”，使其恢复到类似胚胎期的前体状态。这意味着它们可以再生成任何类型的细胞，包括神经元细胞。
“我们已经找到了诱导多能干细胞分化为各种神经细胞亚型的合适条件，如支持神经网络的星形胶质细胞等。”工程学教授大卫·卡普兰博士说:“丝胶原蛋白框架为细胞的培养提供了合适的环境，细胞具有与初级神经组织相同的遗传标记和电信号。”
这个3D模型中的细胞类型比真正的神经组织更完整。“无论我们使用的细胞来自健康人还是阿尔茨海默病或帕金森综合征患者，3D组织模型中的神经网络都可以持续稳定地生长。”毕业于塔夫茨大学萨克勒生物医学科学研究生院的威廉·坎特利博士指出，“这为我们研究不同的疾病状况提供了一个稳定的平台，也让我们能够观察细胞的长期变化。”
接下来，研究人员希望使用先进的成像技术，并添加其他细胞类型，使三维组织模型发挥更大的作用。这将创建一个更完整的大脑环境模型，更好地模拟大脑活动中复杂的相互作用，如信号、学习、适应和退化。