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迷你人脑:治愈精神病

来源:21世纪商业评论
摘要:长期以来,医学界对如何治疗自闭症、精神分裂症等大脑精神问题也缺乏一个“根治”的治疗方案,最近来自奥地利的科学家们的研究新突破——迷你人脑,极有可能为天下所有的“蔡爸爸蔡妈妈们”解开这道心结。借助于干细胞,科学家已经成功培育出跳动的心脏组织、气管和膀胱,这些奥地利的科学家则利用干细胞培育出“脑类器官......

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  假如有一天儿子问我:“爸爸,幸福是什么?”

  如果真的有那么一天,我会说:“我的宝贝,你会这么问,爸爸就很幸福了。”

  以上是“自闭症之父”的蔡春猪在《爸爸爱喜禾》中,写给两岁时被诊断患有自闭症的儿子的一段独白。根据世界卫生组织统计,自闭症(又名孤独症)的发病率大约为万分之五,中国目前现有五十万左右的自闭症患者。

  西医界很多研究人员怀疑自闭症的病因是由基因控制,再由环境因素触发,病因包括遗传、脑器质性病变、社会心理因素等等。长期以来,医学界对如何治疗自闭症、精神分裂症等大脑精神问题也缺乏一个“根治”的治疗方案,最近来自奥地利的科学家们的研究新突破——迷你人脑,极有可能为天下所有的“蔡爸爸蔡妈妈们”解开这道心结。

  借助于干细胞,科学家已经成功培育出跳动的心脏组织、气管和膀胱,这些奥地利的科学家则利用干细胞培育出“脑类器官”。研究人员在有氧的试验器皿中,将培育好的脑神经系统、神经外胚层等组成“类脑器官”。

  “迷你人脑”横截面

  近几十年,发达国家的“脑科学热”让生物技术和信息技术有了一系列突破,与大脑有关的科学发现不断涌现,不少大脑疾病也逐渐得到有效的治疗。借助于这个“类脑器官”,人类可以更好地了解人类大脑发育过程,揭开由大脑发育絮乱引发的种种发病机制。

  过去,科学家针对人类所患疾病在小白鼠身上做各种的实验,但即使实验结果很成功,科学家还是得面对在人类大脑实验时存在的风险。过去因为人类细胞不一定会在小鼠体内进行相同程度的扩张,所以小鼠模型一直无法反映出小头畸形的严重性以及找到真正的病灶,“类脑器官”则能让科学家避免这种差异问题。

  “因为实验素材取自人类干细胞,利用特殊的营养物质培育,在有氧和养分供给的条件下逐渐发育形成类脑器官”。研究人员玛德琳·兰嘉斯特在8月27日的新闻发布会上指出,这些“类脑器官”体型较小,大致与一个9周大的胚胎大脑差不多,因为体积只有豌豆大小,又称“迷你人脑”。

  在人脑的发育初期,大脑的一些主要区域以及类似中脑和后脑等区域已经拥有可辨认的特征,包括背侧皮层、腹侧前脑以及产生脑脊髓液的脉络丛。目前,兰卡斯特和同事已经培育了数百个类器官,他们指出这些培育的“类脑器官”同样区域也能发现这些特征。

  带有视网膜组织(棕色)的“迷你人脑”

  不过,这些“类脑器官”是不可能直接发展成人类的大脑的尺寸。它的直径一般只有2~3毫米,由于缺乏持续的养料和氧气的循环系统,一般只能存活于器皿中10个月左右。 “我们的系统并不适于培育完整大脑,利用干细胞培育具有意识的大脑结构不具有可能性,同时这也不是我们想要的。”研究领头人尤尔根-科诺布里奇表示。

  研究人员利用“类脑器官”这个模型对神经发育疾病小头畸形进行研究。他们最感兴趣的大脑区域是背侧皮层,原因是这一区域最容易受这种疾病影响。研究人员提取了一名患有遗传性小头畸形患者细胞并培育了一些类器官,并将其与由健康参与者的细胞培育的“迷你大脑”进行比较,在转化成神经细胞的干细胞数量方面,研究人员发现,小头畸形患者的超过健康参与者的。换言之,畸形小头患者在脑袋发育成正常大小之前,会比常人先生长神经元,说明了小头畸形患者的病灶与神经细胞过早分化有关,未来的治疗将会针对这个环节进行深入的研究。

  畸形小头症患者大脑比正常的小很多

  实验团队希望通过它模拟更多的人脑发育过程,发现精神分裂症、孤独症等大脑疾病的病灶,与此同时,“迷你人脑”也将会医学界新药物实验的对象,从而减少用动物做实验引起的差异,真正实现“对症下药”。

  面对脑科学界的这个最新突破,不少人认为培育“迷你大脑”然后取代患者受损部位是不再遥远的事。而科诺布里奇却表示悲观态度:大脑是一个异常复杂的器官,各区域之间联系非常紧密,因此很难通过置换的方式修复任何特定部位。相比之下,一种更具有发展前景的方式是,直接将干细胞植入患者大脑,让它们自行组织,当然不确定性生长也是巨大的风险问题。

  提供“迷你大脑”养料和氧气的旋转生物反应器

  目前,研究人员主要利用人类胚胎干细胞和诱导性多功能干细胞进行这种研究,这两类干细胞都有能力发育成身体的任何部位。尽管科诺布里奇指出,两种培育方式对培育“类脑器官”并没有明显差异,但相比后者,使用胚胎干细胞进行研究则引发巨大争议,原因在获取干细胞的方式,从4天或5天大的胚胎上提取干细胞后,胚胎便被毁掉。而诱导性多功能干细胞研究法,通常利用皮肤细胞进行培育,采用一种“化学浴”将其转化成类似一个发育中胚胎的状态。

  在欧洲,脑科学研究之所以一直“高烧不退”,是因为欧洲约三分之一的人口会患上与脑有关的疾病,随着社会老龄化程度加深,这一数字还将上升,未来十年,欧盟将投入10亿欧元支持人脑工程项目。与美国奥巴马政府的“脑计划”不同,欧盟的人脑工程更强调实用性,主要针对脑结构、功能和机理的研究,通过利用信息技术建立大脑的工作模型为治疗大脑疾病提供新的诊治方案。

  英国卡迪夫大学精神病讲师迪恩·博内特曾说过,人脑是宇宙最复杂的东西,脑内众多组成部分与整个人体之间的联系以及相互作用。人类大脑的复杂程度远超出想象,即使科技日新月异的今天,人类对大脑的认识仍然有许多未知的领域。尽管科学家承认,人类距离真正的人造人脑仍有漫漫长路,但可以肯定的是,科学家让我们实现远离精神分裂症、孤独症、抑郁症等影响全球数以百万计人的疾病,又向前迈了一步。

作者: 2013-9-5
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