实验室培育的迷你大脑科学家在 2021 年发表的一篇引人入胜的论文中报告说，它们会自发地发育出基本的眼睛结构。
微小的人类大脑在培养皿中生长时，观察到两个两侧对称的视杯在生长，这反映了人类胚胎中眼睛结构的发育。
这一令人难以置信的结果将有助于我们更好地了解眼睛分化和发育的过程以及眼部疾病。
“我们的工作强调了大脑类器官产生原始感觉结构的非凡能力，这些结构对光敏感，并含有与体内发现的细胞类型相似的细胞类型，”神经科学家 Jay Gopalakrishnan 说德国杜塞尔多夫大学医院。
“这些类器官可以帮助研究胚胎发育过程中的脑眼相互作用，模拟先天性视网膜疾病，并生成患者特异性的视网膜细胞类型，用于个性化药物测试和移植治疗。”
大脑类器官并不是真正的大脑，正如你可能想象的那样。它们是由诱导多能干细胞生长而成的小型三维结构，诱导多能干细胞是从成年人身上采集的细胞，经过逆向工程改造成为干细胞，有可能生长成许多不同类型的组织。
在这种情况下，这些干细胞被诱导生长成脑组织团块，没有任何类似于思想、情感或信息的东西。。
这种“迷你大脑”用于研究目的，在这些研究中使用真实的活体大脑是不可能的，或者至少在伦理上是棘手的——例如测试药物反应，或观察某些不利条件下的细胞发育。
这一次，戈帕拉克里希南和他的同事们试图观察眼睛的发育。
在之前的研究中，其他科学家使用胚胎干细胞来培养视杯，这种结构可以发育成几乎整个眼球在胚胎发育过程中。其他研究已经从诱导多能干细胞中开发出视杯状结构。
Gopalakrishnan 的团队并没有直接培养这些结构，而是想看看它们是否可以作为大脑类器官的一个组成部分进行培养。这将增加观察两种类型的组织如何一起生长的好处，而不是仅仅单独生长光学结构。
“眼睛发育是一个复杂的过程，了解它可以为早期视网膜疾病的分子基础奠定基础。”研究人员在论文中写道。
“因此，研究视神经泡至关重要，视神经泡是眼睛的原基，其近端附着在前脑上，这对于眼睛的正常形成至关重要。”
之前开发类器官的工作显示了视网膜细胞的证据，但这些细胞并没有发育出光学结构，因此该团队改变了他们的方案。他们并没有试图在神经分化的早期阶段强制纯神经细胞的发育，而是在培养基中添加视黄醇醋酸酯作为眼睛发育的辅助剂。
他们精心照料的迷你大脑早在发育 30 天时就形成了视杯，在 50 天时结构清晰可见。这与人类胚胎眼睛发育的时间，这意味着这些类器官可用于研究这一过程的复杂性。
还有其他影响。视杯包含不同类型的视网膜细胞，这些细胞组织成对光做出反应的神经网络，甚至还包含晶状体和角膜组织。最后，这些结构显示出视网膜与脑组织区域的连接性。
“在哺乳动物的大脑中，视网膜神经节细胞的神经纤维伸出来与它们的大脑目标连接，这是以前在体外系统中从未显示过的一个方面，”戈帕拉克里希南说。
而且它是可重现的。在该团队培养的 314 个大脑类器官中，73% 发育出视杯。研究人员表示，该团队希望制定策略，使这些结构在更长的时间范围内保持可行，以便进行具有巨大潜力的更深入的研究。
“可以开发出显示高度专业化神经元细胞类型的含有视神经泡的脑类器官，为生成用于移植的个性化类器官和视网膜色素上皮片铺平了道路，”他们在论文中写道。
“我们相信，[这些]是下一代类器官，有助于模拟早期神经发育障碍引起的视网膜病变。”
该研究发表于细胞干细胞。
本文的一个版本于 2021 年 8 月首次发布。
