科学家们成功地发展人类大脑组织“试管”

描述的方法在最新一期的性质允许多能干细胞发展成脑瀑样——或“迷你大脑”——由几个离散的大脑区域。而不是使用所谓的模式生长因子为实现这一目标,著名的分子生物技术研究所的科学家们(拜仁)奥地利科学院(OeAW)调整增长条件和提供了一个有利的环境。因此,内在线索从干细胞引导发展转向大脑不同相互依存的组织。使用“迷你大脑”,科学家们也能够模型发展的人类神经障碍和确定它的起源——开放路线长期望人类大脑的模型系统。

人类大脑的发展仍然是生物学中最伟大的奥秘之一。来自一个简单的组织,它发展成人类已知最复杂的自然结构。研究人类大脑的发展和相关人类疾病是极其困难的,因为没有科学家迄今为止成功建立了一个三维的文化模型发展的大脑作为一个整体。现在,一个研究小组领导博士Jurgen Knoblich分子生物技术研究所的奥地利科学院(拜仁)已经改变了。

大脑的大小事务

开始建立人类胚胎干细胞和诱导多能干细胞(iPS)细胞,该组织确定增长条件,辅助干细胞的分化成几个大脑组织。在使用神经诱导和分化,媒体集团能够避免使用模式生长因子条件下,通常应用为了从干细胞生成细胞的特定身份。Knoblich博士解释了新方法:“我们改良了原有方法生成所谓neuroectoderm,细胞层,神经系统。碎片的组织被维护在一个3 d-culture和嵌入在水滴的特殊凝胶提供了复杂的组织生长的支架。为了提高养分吸收,我们后来凝胶滴转移到一个旋转生物反应器。三到四个星期内定义的大脑区域形成。”

已经后15 - 20天,所谓“脑瀑样”由形成的连续组织(neuroepithelia)围绕一个充满液体的腔,让人想起脑室。后20 - 30天,大脑区域定义,包括大脑皮层,视网膜,脑膜以及脉络丛、发展。两个月后,迷你的大脑达到一个最大尺寸,但他们可能无限期生存(目前多达10个月)旋转生物反应器。进一步增长,然而,没有实现,很可能由于缺少一个循环系统,因此缺乏营养和氧气的核心迷你的大脑。

头小畸型在迷你的大脑

新方法还提供了巨大的潜力为人类大脑疾病建立模型系统。迫切需要这样的模型,常用的动物模型是大大降低复杂性,并且经常不充分概括人类疾病。Knoblich集团现在已经证明了迷你大脑提供巨大的潜力作为人体模型系统通过分析头小畸型的出现,人类遗传疾病的大脑尺寸明显降低。通过生成“诱导多能性”细胞从一个头小畸型病人的皮肤组织,科学家能够生长迷你大脑受到这种疾病的影响。正如所料,病人派生瀑样增长到一个较小的规模。进一步分析导致一个令人惊讶的发现:虽然neuroepithilial组织比迷你小的大脑紊乱的影响,增加神经元可以观察到的产物。这导致的假设,在大脑发育的头小畸型患者,神经分化发生过早的干细胞和祖细胞可能导致大脑尺寸的增长更为明显。进一步的实验还透露,改变干细胞分裂的方向可能是因果的障碍。

“除了潜在的新洞察人类大脑的发展障碍,迷你的大脑也会极大的兴趣医药化工、“玛德琳·a·兰开斯特博士解释道,团队成员和发表的第一作者。“他们允许测试疗法对大脑的缺陷和其他神经疾病。此外,他们将使分析特定的化学物质对大脑发育的影响。”