把不可能變成可能:制造一個迷你大腦
通過把在實驗室中培養出來的迷你版組織和器官組裝到一起,美國科學家有史以來第一次構建出了一個能夠控制自主運動的人的三維神經回路,這相當于在實驗室里制造一個迷你大腦。
(本文首發于2021年2月4日《南方周末》)
責任編輯:朱力遠
塞爾吉烏·帕斯卡。
培養皿經過特殊的處理,為培養三維的類器官提供了絕佳的條件。
你感到有些餓了,看到桌上有一塊巧克力,因此伸手把它拿過來,掰下一些放到嘴里。這個過程看似簡單,其實卻相當復雜:首先,你的視覺系統需要采集巧克力的視覺信號;在經過一些預處理后,這些信號會被傳入你的大腦;在那里,大腦會把這些信號和其他信號進行整合計算,最終作出“吃掉它”的決定;最后,大腦中控制運動的區域(運動皮層)會發出指令,這些指令通過脊髓被傳到控制相關肌肉的神經元,由這些神經元來控制肌肉的松弛和收縮,使你伸出手。
這其中任何一環如果出了問題,這個過程都可能無法完成。以最后一個環節為例,如果從運動皮層到肌肉的這條神經信號傳遞通路(被稱為神經回路)出了問題,那么人的自主運動能力就會受到影響。事實上,很多疾病都可能影響這個神經回路。為了搞清楚這些疾病的致病機理并尋找治療方法,科學家一直都在試圖以更貼近人體的狀態來研究這些神經回路。
美國科學家最近在世界頂級生命科學期刊《細胞》雜志上發表了一項研究,通過把一些迷你版的組織和器官組裝到一起,他們有史以來第一次構建出了一個控制自主運動的人的三維神經回路。領導這項研究的是斯坦福大學年僅38歲的干細胞生物學家塞爾吉烏·帕斯卡(Sergiu Pa?ca),在過去的幾年間,這名學界超新星的實驗室不斷構建出各種用于疾病研究的三維結構,為相關疾病的研究提供了有力的工具。他,是組裝器官的人。
科學家用干細胞培養出三種像小球一樣的類器官,分別是大腦皮層、脊髓、骨骼肌,并將三者組裝在一起。
擺脫倫理的枷鎖
在動物中,無論是低等的線蟲、果蠅,還是高等的黑猩猩和人,都有一類被稱為干細胞的細胞。這些細胞的一個主要功能是為機體提供源源不斷的特化細胞:干細胞不斷分裂,產生的一部分子代細胞會轉變成各種特化的細胞(這個過程被稱為分化),肌肉細胞、肝臟細胞、神經細胞,無不如此。但干細胞的“能力”也有高有低,有的是“全才”(全能干細胞),能分化成所有類型的細胞;有的“多才多藝”(多
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