科學家們從干細胞中培育出“迷你大腦”。然后，大腦的眼睛就發育了。

在實驗室中培養的迷你大腦干細胞科學家在 2021 年的一篇引人入勝的論文中報告說，自發發育出基本的眼睛結構。

在微小的、人源性的大腦上類器官在培養皿中生長，可以看到兩個雙側對稱的視杯生長，反映了人類胚胎中眼睛結構的發育。

這一令人難以置信的結果將幫助我們更好地了解眼睛分化和發育的過程，以及眼部疾病。

“我們的工作強調了大腦類器官產生原始感覺結構的非凡能力，這些結構對光敏感，并含有與體內發現的細胞類型相似的細胞類型。神經科學家杰伊·戈帕拉克里希南（Jay Gopalakrishnan）說德國杜塞爾多夫大學醫院。

“這些類器官可以幫助研究胚胎發育過程中的腦眼相互作用，模擬先天性視網膜疾病，并產生患者特異性視網膜細胞類型，用于個性化藥物測試和移植治療。

大腦類器官不是真正的大腦，正如你可能認為的那樣。它們是從誘導多能干細胞（從成年人身上收獲并逆向工程成干細胞）生長而成的小型三維結構，具有生長成許多不同類型的組織的潛力。

在這種情況下，這些干細胞被哄騙生長成腦組織斑點，沒有任何類似于思想、情緒或意識.

這種“迷你大腦”用于研究目的，在這些目的中，使用實際的活體大腦是不可能的，或者至少在倫理上是棘手的——例如，測試藥物反應，或觀察某些不利條件下的細胞發育。

這一次，Gopalakrishnan和他的同事們試圖觀察眼睛的發育。

在之前的研究中，其他科學家使用胚胎干細胞來培養視杯，這種結構發育成幾乎整個眼睛在胚胎發育期間。其他研究已經從誘導多能干細胞中開發了視杯狀結構。

Gopalakrishnan的團隊不是直接培養這些結構，而是想看看它們是否可以作為大腦類器官的一個組成部分生長。這將增加看到兩種類型的組織如何一起生長的好處，而不僅僅是孤立地生長光學結構。

“眼睛發育是一個復雜的過程，了解它可以為早期視網膜疾病的分子基礎奠定基礎。研究人員在他們的論文中寫道.

“因此，研究視囊泡至關重要，視囊泡是眼睛的原基，其近端附著在前腦上，對于正常的眼睛形成至關重要。

先前在類器官開發方面的工作顯示了視網膜細胞的證據，但這些細胞沒有發展出光學結構，因此該團隊改變了他們的方案。他們沒有試圖在神經分化的早期階段強迫純神經細胞的發育，而是在培養基中加入醋酸視黃醇作為眼睛發育的輔助手段。

他們精心照料的嬰兒大腦早在發育30天時就形成了視杯，在50天時結構清晰可見。這與人類胚胎中眼睛發育的時間，這意味著這些類器官可能有助于研究這一過程的復雜性。

還有其他含義。視杯包含不同的視網膜細胞類型，這些視網膜細胞組織成對光做出反應的神經網絡，甚至包含晶狀體和角膜組織。最后，這些結構顯示出與腦組織區域的視網膜連接。

“在哺乳動物的大腦中，視網膜神經節細胞的神經纖維伸出與它們的大腦目標連接，這是以前從未在體外系統中展示過的方面，”Gopalakrishnan 他說.

而且它是可重復的。在研究小組培養的314個大腦類器官中，73%開發了視杯。研究人員說，該團隊希望制定策略，使這些結構在更長的時間尺度上保持可行性，以便進行具有巨大潛力的更深入的研究。

“可以開發具有高度特化神經元細胞類型的含有視囊泡的大腦類器官，為生成用于移植的個性化類器官和視網膜色素上皮片鋪平道路，”他們在論文中寫道.

“我們相信（這些）是下一代類器官，有助于模擬早期神經發育障礙引起的視網膜病變。

該研究已發表在細胞干細胞.

本文最初發表于2021年8月。

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