รูปแบบการใช้ชีวิตที่สมบูรณ์แบบแรกของสมองมนุษย์ที่กำลังพัฒนาได้ถูกสร้างขึ้นในจานแล็บ
นักวิจัยเติบโตเป็นมนุษย์เซลล์ต้นกำเนิดในสภาพแวดล้อมที่สนับสนุนให้พวกเขาสร้าง gobs ขนาดใหญ่ของเนื้อเยื่อสมองซึ่งพัฒนาเป็นเนื้อเยื่อสมองที่แตกต่างกันรวมถึงเยื่อหุ้มสมองสมองและเรตินา
minibrains ถูกใช้เป็นแบบจำลองmicrocephalyความผิดปกติทางพันธุกรรมของมนุษย์ซึ่งขนาดสมองลดลงอย่างมาก แม้ว่าจะไม่สามารถมีสติหรือฟังก์ชั่นการรับรู้ที่สูงขึ้นอื่น ๆ แต่ minibrains อนุญาตให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาแง่มุมของสมองมนุษย์ที่กำลังพัฒนาซึ่งยากต่อการจำลองในสัตว์ -ภายในสมอง: การเดินทางภาพถ่ายผ่านกาลเวลา-
“ สมองเมาส์ไม่ได้เป็นระบบแบบจำลองที่ดีเสมอไปสมองมนุษย์"นักวิจัยการศึกษาJüergen Knoblich จากสถาบันเทคโนโลยีชีวภาพโมเลกุลของ Academy of Science Academy (IMBA) ในเวียนนากล่าวในการแถลงข่าว" ระบบของเราช่วยให้เราศึกษาคุณสมบัติเฉพาะของมนุษย์ในการพัฒนาสมอง "
กลุ่มอื่น ๆ ได้ปลูกเนื้อเยื่อประสาทชิ้นเล็ก ๆ ในห้องแล็บมาก่อน แต่ไม่มีใครสามารถปลูกเนื้อเยื่อที่มีทั้งเยื่อหุ้มสมองได้สำเร็จ - ชั้นนอกเฉพาะด้านของสมอง - และบริเวณสมองอื่น ๆ Knoblich กล่าว
เพื่อสร้าง minibrains Knoblich และทีมของเขาใช้เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนของมนุษย์หรือเซลล์ต้นกำเนิด pluripotent - เซลล์ทั้งสองชนิดที่มีความสามารถในการพัฒนาเป็นเนื้อเยื่อชนิดใดก็ได้ระบบประสาท- นักวิจัยฝังชิ้นส่วนของเนื้อเยื่อในหยดของเจลเพื่อสร้างนั่งร้านเพื่อเป็นแนวทางในการเติบโตต่อไป จากนั้นพวกเขาก็โอนหยดไปยังเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่หมุนได้ซึ่งเพิ่มการดูดซึมสารอาหาร
หลังจาก 15 ถึง 20 วันเนื้อเยื่อที่เกิดขึ้น minibrains เรียกว่า organoids สมองแต่ละอันล้อมรอบบริเวณที่เต็มไปด้วยของเหลวเหมือนกับช่องสมองที่มีของเหลวในสมองในสมองมนุษย์ หลังจาก 20 ถึง 30 วัน organoids บางส่วนได้ก่อให้เกิดพื้นที่สมองที่กำหนดรวมถึงเยื่อหุ้มสมองสมอง (ชั้นนอกที่ซับซ้อนของสมอง); เนื้อเยื่อจอประสาทตาส่วนที่ไวต่อแสงของตา; เยื่อหุ้มสมองเยื่อหุ้มสมอง และ Choroid Plexus ซึ่งผลิตของเหลวในสมองที่อาบน้ำสมอง -Infographic: ดูว่าสมองขนาดเล็กเติบโตในห้องแล็บได้อย่างไร-
Minibrains เติบโตขึ้น 2-3 มิลลิเมตร (0.08-0.1 นิ้ว) และรอดชีวิตจากอาหารในห้องแล็บเป็นเวลา 10 เดือน ขนาดของพวกเขามี จำกัด เพราะพวกเขาไม่มีระบบไหลเวียนโลหิตเพื่อให้สารอาหารและออกซิเจนไปยังภูมิภาคหลักของพวกเขา เป็นผลให้สมองไม่สามารถพัฒนาหลายชั้นที่เห็นในสมองมนุษย์ที่แท้จริงนักวิจัยกล่าว
นอกเหนือจากการสร้างแบบจำลองว่ามีสุขภาพดีอย่างไรสมองของมนุษย์พัฒนาขึ้นorganoids สามารถใช้ในการจำลองความผิดปกติของสมอง Knoblich และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้ minibrains เพื่อศึกษา microcephaly ซึ่งเป็นความผิดปกติที่ไม่ได้ศึกษาในหนูได้ง่ายเพราะสมองของพวกเขามีขนาดเล็กกว่ามนุษย์อยู่แล้ว พวกเขานำเซลล์ผิวจากผู้ป่วย microcephaly และ reprogrammed พวกเขาเป็นเซลล์ต้นกำเนิดซึ่งพวกเขาเติบโตเป็น organoids สมอง
สมองขนาดเล็ก microcephaly ที่ปลูกจากเซลล์ของผู้ป่วยมีขนาดเล็กกว่าเซลล์ที่ปลูกจากเนื้อเยื่อปกติ แต่มีการเจริญเติบโตของเซลล์ประสาทมากขึ้น ผลการวิจัยพบว่าสมองของผู้ป่วย microcephaly พัฒนาเซลล์ประสาทเร็วเกินไปก่อนที่สมองของพวกเขาจะโตขึ้นมากพอ การทดลองอื่น ๆ แสดงให้เห็นถึงการปฐมนิเทศที่เซลล์ต้นกำเนิดแบ่งอาจมีบทบาทในความผิดปกติ
นักชีววิทยากงเฉินแห่งมหาวิทยาลัยรัฐเพนซิลเวเนียซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยเรียกมันว่า "ความสำเร็จที่น่าทึ่ง" เพิ่ม "มันเปิดประตูสำหรับการศึกษาหลายครั้งเกี่ยวกับสมองของมนุษย์โดยใช้เซลล์ประสาทมนุษย์"
วิธีการที่เพิ่มขึ้น minibrains ในห้องปฏิบัติการนี้สามารถนำมาใช้หรือทดสอบยาหรือเพื่อศึกษาความผิดปกติของสมองอื่น ๆ “ ในที่สุดเราต้องการย้ายไปสู่ความผิดปกติทั่วไปเช่นโรคจิตเภทและออทิสติก” Knoblich กล่าวแม้ว่าเขาจะเสริมว่ามันก่อนกำหนดที่จะคาดเดาเมื่อนักวิทยาศาสตร์จะพัฒนา minibrains ที่ซับซ้อนพอที่จะทำเช่นนั้น
การวิจัยมีรายละเอียดออนไลน์ในวันนี้ (28 ส.ค. ) ในวารสารธรรมชาติ
หมายเหตุของบรรณาธิการ: บทความนี้ได้รับการอัปเดตเวลา 17:15 น. ET 28 สิงหาคมเพื่ออ้างถึงที่ที่ตีพิมพ์การศึกษา มันได้รับการปรับปรุงเวลา 17:58 น. ET เพื่อแก้ไขความร่วมมือของ Gong Chen
ติดตามลูอิสถามบนTwitterและGoogle+- ติดตามเรา@livescience-Facebook-Google+- บทความต้นฉบับเกี่ยวกับLiveScience-
