以下文章來源於新幹細胞者說（公眾號）

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類器官簡述

類器官技術，使用來自幹細胞的三維培養物以模擬天然器官的結構和功能，這代表了生物醫學科學的一項重大進步，為人類生理和病理學给予了革命性視角。類器官技術深刻影響了各個領域，尤其是腫瘤學和再生醫學，表現出無與倫比的適應性和精確性。

類器官，本質上是器官的微型版本，為理解人類生物學给予了一個高度生理學相關的模型。這一相關性在藥物開發領域尤其關鍵，而傳統模式在這一領域往往達不到要求。與二維細胞培養或動物模型相比，類器官能夠更準確地反映人體組織，從而實現更可靠、更高效的藥物篩選和功能驗證。

類器官的歷史和开展

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腦類器官的產生

韦德国际的大腦是一個複雜的能夠發送和接收信息的神經元網絡，但神經元（neurons）只佔人類大腦的一半，另一半則是非神經元細胞——神經膠質細胞。最常見的神經膠質細胞是星形膠質細胞（astrocytes），其對支持神經元健康和活動非常重要。然而，現有的人類大腦模型通常未能充分包含甚至完全不包含星形膠質細胞，這限制了這些模型用於研究大腦健康和疾病的實用性。

2008年，日本幹細胞生物學家笹井芳樹（Yoshiki Sasai）團隊發現，來源於幹細胞自發組織的神經球中可以產生皮層樣結構，包含有皮層祖細胞和功能神經元，這便是首個初級腦類器官模型。2013年，奧地利科學院分子生物技術研究所的Jürgen Knoblich和英國劍橋大學發育生物學家Madeline Lancaster 在《自然》（Nature）發表論文文，報告了首個人類多能幹細胞衍生的三維腦類器官，團隊利用生物凝膠matrigel來模擬大腦周圍組織，並使用旋轉生物反應器來幫助營養的吸收和氧氣擴散，在這樣持續的三維懸浮培養中添加促進神經發育的生長因子，最終取得了進一步完善的腦類器官培養物，它包含類似於前腦、脈絡叢、海馬、前額葉等多個獨立又相互依賴的腦區結構。

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腦類器官在神經系統疾病研究和治療方面的可能性

已有研究證實，腦類器官可模擬遺傳缺陷或感染性疾病引起的先天性腦畸形，以及神經退行性疾病相關表徵。例如，腦類器官暴露於寨卡病毒導致細胞增殖抑制、死亡增加、類器官大小急劇減小，並且表現出包括神經元變薄、頂面粘附連接中斷和腦室腔擴張等一系列先天性寨卡綜合徵特徵。

還有研究者在由家族性阿爾茲海默症（Alzheimer's disease，AD）患者的iPSCs衍生的腦類器官中檢測到了包括澱粉樣斑塊和神經原纖維纏結等病理異常特徵，這一結果的發現證明了使用患者體細胞開發患者特異性體外AD模型的可行性。LRRK2G2019S基因突變與帕金森病（Parkinson's disease，PD）病理過程中多巴胺能神經元的進行性缺失有關， 在 由iPSCs誘導的具有LRRK2G2019S突變的腦類器官中檢測到了包括pS129突觸核蛋白囊泡的異常定位和具有自噬標記的有絲分裂吞噬等在內的PD樣病理學特徵。並且，LRRK2激酶抑制劑的治療能夠緩解磷酸化α⁃突觸核蛋白的積聚和多巴胺能神經元死亡。這些研究，為腦類器官在發現靶向藥物和有效的治療干預等方面给予了新平台。

總之，3Ｄ腦類器官在生理組織結構及神經功能方面一定程度上可以模擬正常及疾病狀態下的人腦發育及功能，培養大量一致性高的3Ｄ腦類器官，為進一步探究腦類疾病的發病機制以及尋找其治療策略给予可能。

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類器官的基本培養流程

構建的腦類器官可以應用於各種研究領域，包括神經科學、藥物發現和疾病建模等。例如，腦類器官可以用於研究神經系統中的神經環路和信號傳導，或用於篩選潛在的藥物候選物以治療神經系統疾病。此外，腦類器官還可以用於研究神經系統發育和疾病進展的過程。為了將腦類器官應用於研究領域，需要建立相應的實驗方法和操作流程，並確保其可靠性、可重複性和標準化。

圖片來源：pixabay

儘管腦類器官距離真實大腦還很遙遠，但這不妨礙科學家超前思索一個問題：「培養皿中的類大腦」會最終產生意識嗎？

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