科学家利用干细胞培育出功能性三维人类神经网络
（塔夫茨大学）
人类脑组织的工作 3D 模型已经从诱导多能培养物中培养出来，为研究人员提供更好的机会来探索健康和异常脑细胞之间的相互作用。
虽然“迷你大脑”已经在实验室条件下生长多年来——不仅代表人类的大脑，还代表我们人类的大脑已灭绝的亲戚– 这项技术采用略有不同的方法来开发功能性神经组织的精确三维支架。
马萨诸塞州塔夫茨大学的神经科学家领导的研究采用了一种新方法，基于诱导多能干细胞， 或者;身体周围的细胞被鼓励恢复到空白状态。
“我们找到了使 iPSC 分化为许多不同神经亚型以及支持不断生长的神经网络的星形胶质细胞的合适条件，”生物医学工程师 David L. Kaplan 说道来自塔夫茨。
使用干细胞来创造所谓的类器官神经组织本身并不是什么新鲜事。我们一直这样做是为了创建人脑模型一段时间以来，我们不仅在玻璃器皿中研究它们，而且动物模型内部以及。
但这些组织块的发育仍然面临许多挑战。许多细胞生长成密集的簇，使氧气难以循环，并且在保持真实的三维排列的同时很难挑选出单个细胞。
将神经组织培养成可以轻松研究的脑细胞网络的准确代表，需要细胞能够附着的完美“礁石”，以及促进它们分化成正确细胞类型的正确环境。
一些方法利用组织样水凝胶，而另一些方法则采用多孔聚苯乙烯支架。每种方法都有其优点，但都有成本。
这种新方法将一些东西混合起来，用丝蛋白创建一个网状基质丝心蛋白将细胞隔开，然后将其浸入胶原蛋白水凝胶中以获得真正的支撑结构。
“丝胶原支架提供了合适的环境来产生具有天然神经元组织中发现的遗传特征和电信号的细胞，”卡普兰说。
这种结构的平衡为干细胞定居并发育成我们在成人大脑中发现的丰富多样的细胞提供了理想的家，将它们分开而不影响它们的活动。
更好的是，分散细胞可以让营养物质和氧气更好地穿过组织。
通过为基质创建“甜甜圈”形状的结构，研究人员能够利用中央窗口观察发育中的组织，并实时观察其生长。未来可以使用不同的结构以多种方式监测增长。
考虑到研究健康和患病人类神经网络的生长和发育的困难和伦理挑战，找到更好的方法来分析在尽可能自然的环境中生长的脑细胞对于研究至关重要。
这些是朝着正确方向迈出的充满希望的一步。
“无论我们使用来自健康个体的细胞还是来自患有疾病的患者的细胞，神经网络的生长在 3D 组织模型中都是持续且非常一致的。或者疾病，”塔夫茨大学研究员威廉坎特利说。
“这为我们提供了一个可靠的平台来研究不同的疾病状况，并能够长期观察细胞发生的情况。”
未来的发展将编织更多的细胞类型，创造出更复杂的类器官，使其既能准确表示又易于研究。
这项研究发表于ACS 生物材料科学与工程。
