把不可能变成可能:制造一个迷你大脑

通过把在实验室中培养出来的迷你版组织和器官组装到一起,美国科学家有史以来第一次构建出了一个能够控制自主运动的人的三维神经回路,这相当于在实验室里制造一个迷你大脑。

(本文首发于2021年2月4日《南方周末》)

责任编辑:朱力远

塞尔吉乌·帕斯卡。

培养皿经过特殊的处理,为培养三维的类器官提供了绝佳的条件。

你感到有些饿了,看到桌上有一块巧克力,因此伸手把它拿过来,掰下一些放到嘴里。这个过程看似简单,其实却相当复杂:首先,你的视觉系统需要采集巧克力的视觉信号;在经过一些预处理后,这些信号会被传入你的大脑;在那里,大脑会把这些信号和其他信号进行整合计算,最终作出“吃掉它”的决定;最后,大脑中控制运动的区域(运动皮层)会发出指令,这些指令通过脊髓被传到控制相关肌肉的神经元,由这些神经元来控制肌肉的松弛和收缩,使你伸出手。

这其中任何一环如果出了问题,这个过程都可能无法完成。以最后一个环节为例,如果从运动皮层到肌肉的这条神经信号传递通路(被称为神经回路)出了问题,那么人的自主运动能力就会受到影响。事实上,很多疾病都可能影响这个神经回路。为了搞清楚这些疾病的致病机理并寻找治疗方法,科学家一直都在试图以更贴近人体的状态来研究这些神经回路。

美国科学家最近在世界顶级生命科学期刊《细胞》杂志上发表了一项研究,通过把一些迷你版的组织和器官组装到一起,他们有史以来第一次构建出了一个控制自主运动的人的三维神经回路。领导这项研究的是斯坦福大学年仅38岁的干细胞生物学家塞尔吉乌·帕斯卡(Sergiu Pa?ca),在过去的几年间,这名学界超新星的实验室不断构建出各种用于疾病研究的三维结构,为相关疾病的研究提供了有力的工具。他,是组装器官的人。

科学家用干细胞培养出三种像小球一样的类器官,分别是大脑皮层、脊髓、骨骼肌,并将三者组装在一起。

摆脱伦理的枷锁

在动物中,无论是低等的线虫、果蝇,还是高等的黑猩猩和人,都有一类被称为干细胞的细胞。这些细胞的一个主要功能是为机体提供源源不断的特化细胞:干细胞不断分裂,产生的一部分子代细胞会转变成各种特化的细胞(这个过程被称为分化),肌肉细胞、肝脏细胞、神经细胞,无不如此。但干细胞的“能力”也有高有低,有的是“全才”(全能干细胞),能分化成所有类型的细胞;有的“多才多艺”(多

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