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▲3D迷你大脑“小行星”由神经元（蓝色）和神经胶质细胞（红色和绿色）组成，这些细胞均由人类多能干细胞产生。
美国休斯顿卫理公会研究所利用人体多能干细胞制造出“迷你大脑”，有望使研究人员对受损的大脑和脊髓神经系统进行快速修复。该所神经科学家Robert Krencik博士及其团队开发的一种新系统，可减少制造脑模型的时间，这对研究人员缩短药物筛选时间和研究致病突变均有着积极作用。该论文发表于12月的《干细胞报告》中。
“我们一直觉得实验室的研究并未精确地勾勒出细胞在人类大脑中的工作方式。”Krencik讲道：“当我们首次将这些细胞系统地结合在一起后，它们的形态、尺寸和形状都发生了显著的变化。这时，它们看起来就和大脑中的细胞别无二致了。我们也得以在更逼真的实验环境中进行细胞研究。”
为何构建3D迷你大脑如此重要？Krencik解释到，传统的实验室细胞培养都在扁平的培养皿中进行，细胞难免被破坏和受到人为干预，从而影响细胞之间的相互作用。这导致研究人员无法在实验室中重现脑细胞的形态、结构和发育过程，只能进行简单观测或观察未成熟细胞。然而在人脑中，这些细胞是很复杂的，并且以错综复杂的方式相互作用（细胞与细胞，细胞与环境）。新技术虽然已经着眼于3D培育系统，但其耗时较长的缺点对缩短研究周期并无裨益。
“通常来讲，3D迷你大脑的培育需要花费数月甚至数年的时间。”Krencik讲道，“但利用我们的新技术，可以先将细胞预成熟，然后再结合起来。随后，在几周内我们就能观察到它们形成了成熟的相互作用，由此可大大缩短研究的周期。”
Krencik的实验室的主要研究对象为星型胶质细胞。该细胞对大脑神经网络的交互连接以及提高大脑与脊髓神经元连接数量和强度有重要作用。此外，它们还与大多数的神经疾病和维持神经系统健康有关。随着Krencik团队成功构建3D迷你大脑模型，星型胶质细胞的加入加快了周围神经元之间的连接。
目前，Krencik已使用3D迷你大脑来构建功能神经回路。研究人员可以通过该神经回路来开发治疗方案和研究发病机理。Krencik的目标是，在5年内进行临床试验，以改善或再生病人的神经系统。
科界原创
编译：雷鑫宇 编辑：张梦 程建兰
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