2021年8 月 25 日——研究人員已經(jīng)從干細(xì)胞中培育出 3D 人腦組織，該組織復(fù)制了在雷特綜合征患者大腦中發(fā)現(xiàn)的電活動模式。根據(jù) 8 月 23 日發(fā)表在Nature Neuroscience上的研究，這些“小腦類器官”可用于調(diào)查神經(jīng)系統(tǒng)疾病的根本原因，并篩選和測試潛在的候選藥物。
Rett 綜合征是一種遺傳性疾病，由 X 染色體上 MECP2 基因的一個拷貝中的從頭突變引起。它主要影響女孩，并與學(xué)習(xí)延遲、重復(fù)運動和癲癇發(fā)作有關(guān)，以大腦中獨特的混亂電活動爆發(fā)為特征。
雷特綜合征患者的大腦在磁共振成像上可能看起來正常，大腦結(jié)構(gòu)沒有明顯異常。這就是為什么研究人員需要一種可靠的方法來測量實驗室中的大腦活動，以了解和預(yù)防癲癇發(fā)作。
研究大腦的最佳工具之一是“大腦類器官”，即從人類干細(xì)胞中生長出來的 3D 類腦結(jié)構(gòu)。然而，到目前為止，類器官被認(rèn)為無法復(fù)制腦電波，即與睡眠等特定活動相關(guān)的不同神經(jīng)振蕩模式，更不用說響應(yīng)刺激而在整個大腦中傳播的協(xié)調(diào)電活動波，或者在這種情況下雷特綜合征，癲癇發(fā)作引發(fā)的混亂波。
第一作者、加州大學(xué)洛杉磯分校 (UCLA) 廣泛干細(xì)胞研究中心成員 Ranmal Samarasinghe 博士說：“對于許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病，你可能會出現(xiàn)可怕的癥狀，但大腦看起來很好。”一份聲明。“因此，為了能夠?qū)ふ矣嘘P(guān)這些疾病的問題的答案，使用類器官，我們不僅可以模擬大腦的結(jié)構(gòu)，還可以模擬大腦的功能，這一點非常重要。”
在從健康人的皮膚細(xì)胞中生產(chǎn)出一批大腦類器官后，薩馬拉辛哈和他的同事們使用兩種不同的方法來研究它們內(nèi)部的電活動模式。第一種方法，鈣傳感器成像，是一種使用熒光分子的顯微技術(shù)，熒光分子對 Ca2+ 離子的結(jié)合作出反應(yīng)。第二種方法，局部場電位的細(xì)胞外記錄，涉及將探針插入類器官以記錄大腦活動并分析產(chǎn)生的頻譜圖。
分析表明存在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)級活動，包括類似于腦電圖 (EEG) 產(chǎn)生的模式的振蕩節(jié)律。
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