《自然生物技术》解密：怀孕最早期，人类大脑是如何发育的... 学术资讯

来源：中国生物技术网

大约7周的人胚胎被胎盘包围的图像。图片来源：UNSW

对人类大脑早期发育的研究一直存在诸多障碍，因为研究人员还无法在妊娠最早期阶段接触到人胚胎脑组织。因此，目前几乎所有关于大脑最早期发育的知识都是基于对果蝇和小鼠的研究。

然而，人脑的组成与动物的存在很大差异。因此，人脑发育的这一时期一直被视为神经学的黑匣子。现在，黑匣子有望被“破译”了。北京时间5月26日，发表在《Nature Biotechnology（自然生物技术）》上的一项新研究中，来自瑞典隆德大学的研究团队开发出一种新的用于大脑研究的早期胚胎模型，以了解胚胎发育过程中不同的大脑区域是如何形成的，并提供了对人脑发育的独特见解。

为了开发针对神经系统疾病（如帕金森氏症、癫痫和中风）的干细胞疗法，研究人员必须要首先了解人脑在胚胎阶段是如何发育的，以及神经细胞在不同发育阶段是如何形成的，这将有助于更快地开发新的干细胞疗法。研究通讯作者、隆德大学Wallenberg分子医学中心和实验医学系研究员Agnete Kirkeby说：“我们的挑战在于人脑中有几千种不同的神经细胞亚型，每种疾病我们都需要能够产生准确类型的神经细胞。”研究大脑发育过程中每个神经细胞在胚胎中的形成，对于研究人员了解如何在实验室中制造这些特定的细胞至关重要。为此，Agnete的团队与哥本哈根大学的同事以及隆德大学工程学院的生物工程师一起，开发了一个通过使用干细胞来模拟人脑早期发育阶段的模型。该研究第一作者、哥本哈根大学神经科学系助理教授Pedro Rifes说：“我们知道，在胚胎早期，大脑会受到各种浓度生长因子的影响，会导致不同脑区的形成。通过使用微流控技术，我们可以在极为可控的条件下重建早期胚胎发育中的环境。当我们将干细胞暴露在该环境中时，可以创造出包含彼此相邻的不同脑区的组织，类似于受精后大约4到5周的胚胎大脑。这一阶段在学术界至今还没有研究报道。”Kirkeby解释道：“我们先从一小群细胞开始，这些细胞将形成大脑，并通过暴露于特定生长因子(WNT)的信号梯度来指导细胞，从而形成大脑的不同区域。我们的模型比以前发表的模型更好，因为它的可重复性更高，包含更多的脑区。我们现在可以用它来研究人类大脑早期发育过程中的未知特征。”

图片来源：Nature BiotechnologyKirkeby认为，这一新的方法可以用来研究胚胎早期的脑细胞在日常生活中是如何对我们周围的某些化学物质作出反应的。她说：“这是干细胞研究向前迈出的重要一步。我们现在第一次可以接触到类似于早期胚胎大脑的组织，因此可以用以前不可能的方式研究大脑发育背后的过程。例如，我们可以用它来测试环境中的化学物质对胚胎大脑发育的影响。”Kirkeby表示，未来的另一个目标是利用这个模型来绘制一幅完整的人脑发育图。这将有助于加快开发新的神经系统疾病干细胞疗法。Kirkeby总结道：“一旦我们有了这张发育图，我们将能在实验室里更好地制造出可用于移植、再生治疗和研究大脑功能以及不同疾病状态的人类神经细胞。我们花了10年时间通过反复地试验，研发出治疗帕金森氏症的干细胞疗法。我们现在的目标是，未来在其他疾病疗法的研发中加快这一过程。”

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41587-020-0525-0

来源：biotech-china 中国生物技术网

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