據(jù)最新一期美國《細胞》雜志報道，美國科學家借助人類干細胞培育出一個3D“微型大腦”，并發(fā)現(xiàn)其在結(jié)構(gòu)和功能上比目前廣泛使用的2D模型更為接近真正的大腦。新模型將有助于科學家更好地理解大腦發(fā)育，以及阿爾茨海默氏癥或精神分裂癥等神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

美國索爾克研究所基因分析實驗室主任約瑟夫·埃克教授說，將人腦細胞培育為微型3D器官是一項重大的突破。有了在結(jié)構(gòu)上最為接近實際大腦的模型，科學家就能通過觀察其遺傳和表觀遺傳特征來尋求其最為接近實際大腦的功能。

多年來，細胞生物學家通過化學方法促使胚胎干細胞在培養(yǎng)皿中發(fā)育（分化）成各種類型的腦細胞。研究人員可從這些單層細胞中收集大量信息，但局限于這些真實的腦組織是2D的。2013年，歐洲研究人員開發(fā)出一種新方法，可在3D凝膠中生長胚胎腦細胞，并分化成類似真實大腦的多層腦細胞。然而，這些實驗室培養(yǎng)的被稱為類器官的迷你大腦與真實大腦之間在功能上的差異并不明確。

索爾克研究所對大腦發(fā)育早期階段的類器官與相同階段的真實大腦組織進行了比較。研究人員發(fā)現(xiàn)，在細胞獲得的分化度上，類器官要比二維模型更為接近真實大腦，也就是類器官沿著非常類似于真實大腦的早期發(fā)育時間線進行發(fā)育。

為創(chuàng)建用于分析的類器官，研究團隊使用H9人胚胎細胞系，加入合適的化學物質(zhì)，誘導這些細胞沿著一條神經(jīng)發(fā)育通路生長60天。然后，他們分析了類器官的表觀遺傳學特征。細胞的表觀基因，受飲食或壓力等環(huán)境因素影響，已越來越多地被認為與發(fā)育和精神分裂等疾病相關。

研究人員表示，之前從沒有人做過腦組織體的表觀基因組測序。此類評估對于理解大腦發(fā)育，特別是最終利用這些組織開發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療方法尤為重要。（記者馮衛(wèi)東）

總編輯圈點

       大腦如宇宙般龐雜浩瀚，人類理解它也像認知天體那樣，從點到線再到面，然后深入到多層維度，再由看得見到看不見。我們探索大腦神經(jīng)元、神經(jīng)回路、灰質(zhì)、海馬體……從細胞到基因，從基礎形態(tài)到功能，從2D到3D，在這顆“大腦星球”中，學無止境！