显示皮质样结构的迷你脑器官
学分:安朵斯·拉卡托斯/剑桥大学 剑桥的研究人员开发了“迷你大脑”，使他们能够研究一种导致瘫痪和痴呆的致命且不可治疗的神经疾病——并且第一次能够培育这种疾病将近一年
运动神经元疾病的一种常见形式，肌萎缩性侧索硬化，经常与额颞叶痴呆(ALS/FTD)重叠，并且可以影响主要发生在40-45岁之后的年轻人
这些情况会导致肌肉无力的毁灭性症状，并改变记忆、行为和性格
能够培育大脑的小器官样模型(器官样)使研究人员能够了解早在症状开始出现之前，ALS/ FTD的最早期发生了什么，并筛选潜在的药物
总的来说，通常被称为“微型器官”的器官越来越多地被用来模拟人类生物学和疾病
仅在剑桥大学，研究人员就用它们来修复受损的肝脏，研究肺部的新型冠状病毒感染，并在许多其他研究领域建立怀孕早期的模型
通常情况下，研究人员从患者皮肤中取出细胞，将细胞重新编程回到干细胞阶段——这是一个非常早期的发育阶段，在这个阶段，细胞有可能发育成大多数类型的细胞
然后这些细胞可以在培养物中生长成模拟器官特定元素的三维簇
由于许多疾病部分是由我们的DNA缺陷引起的，这项技术使研究人员能够看到细胞变化——通常与这些基因突变有关——是如何导致疾病的
剑桥大学约翰·范·吉斯特大脑修复中心的科学家利用从患有肌萎缩侧索硬化症/FTD症的患者身上提取的干细胞来培养大脑器官
就胚胎和胎儿发育里程碑、三维结构、细胞类型多样性和细胞间相互作用而言，它们类似于人类大脑皮层的一部分
虽然这不是科学家第一次从神经退行性疾病患者身上培养出迷你大脑，但大多数努力只能在相对较短的时间内培养出迷你大脑，代表了有限的痴呆症相关疾病
在今天发表在《自然神经科学》杂志上的研究结果中，剑桥团队报告说，这些模型是从携带ALS/FTD最常见的基因突变的干细胞中培养240天的，这在以前是不可能的——在未发表的工作中，该团队已经培养了340天
博士；医生
领导剑桥临床神经科学系研究的资深作者安德拉什·拉卡托斯说:“神经退行性疾病是非常复杂的疾病，可以影响许多不同的细胞类型，以及随着疾病的进展，这些细胞在不同时间如何相互作用
“为了接近捕捉这种复杂性，我们需要寿命更长的模型，并复制干扰通常发生的人类脑细胞群的组成，这就是我们的方法所提供的
我们不仅可以看到疾病早期可能发生的情况——远在患者可能出现任何症状之前——而且我们还可以开始看到每个细胞中的干扰是如何随时间变化的
" 虽然器官通常生长成细胞球
科尔内利亚·塞贝尼在Dr
拉卡托斯实验室
这项技术确保了模型中的大多数细胞能够获得维持它们存活所需的营养
博士；医生
Szebényi说:“当细胞聚集在更大的球体中时，核心的那些细胞可能得不到足够的营养，这可能解释了为什么以前从患者细胞中长期培养器官样细胞的尝试一直很困难
" 使用这种方法，博士
Szebényi和他的同事观察到，在很早的阶段，类器官细胞就发生了变化，包括细胞应激、DNA损伤以及DNA如何转录成蛋白质的变化
这些变化影响了神经细胞和其他被称为星形胶质细胞的脑细胞，星形胶质细胞负责协调肌肉运动和智力
“虽然这些最初的干扰是微妙的，但我们对我们的ALS/FTD人类模型发生如此早期的变化感到惊讶，”博士补充道
拉卡托斯
“这项研究和其他最近的研究表明，伤害可能会在我们一出生就开始累积
我们需要更多的研究来了解事实是否如此，或者这个过程是否是由盘中的人工条件在器官类中提出的
" 除了有助于了解疾病的发展，类器官也可以成为筛选潜在药物的有力工具，看看哪些药物可以预防或减缓疾病的发展
这是器官类的一个重要优势，因为动物模型通常不会显示出典型的疾病相关变化，因此为这项研究对人脑进行取样是不可行的
研究小组表明，一种药物GSK2606414能有效缓解ALS/FTD常见的细胞问题，包括有毒蛋白质的积累、细胞应激和神经细胞的丢失，从而阻断了导致疾病的途径之一
更适合作为药物并被批准用于人类的类似药物目前正在神经退行性疾病的临床试验中进行测试
博士；医生
剑桥大学英国痴呆症研究所的加布里埃尔·巴尔莫斯(Gabriel Balmus)是合作的资深作者，他说:“通过模拟导致神经细胞DNA损伤的一些机制，并展示这些机制如何导致各种细胞功能障碍，我们或许还能确定更多潜在的药物靶点
" 博士；医生
拉卡托斯补充道:“我们目前还没有非常有效的治疗ALS/FTD的方法，尽管在我们的发现之后还有很多工作要做，但它至少给我们带来了希望，即有可能及时预防或减缓疾病进程
“将来也有可能从病人身上提取皮肤细胞，对它们进行重新编程以培养‘迷你大脑’，并测试哪种独特的药物组合最适合他们的疾病
"
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