近(15)日,辛辛那提兒童醫院(Cincinnati Children)的研究團隊在《Cell Stem Cell》上發表腦科學的新成果,成功開發出具有血腦屏障(blood-brain barrier, BBB) 功能的人類迷你大腦。其「組合體 (Assembloids) 」包含複製人類腦組織的類腦器官和模仿血管結構的類血管,此項成果有望助於研究中風、阿茲海默症、帕金森氏症、腦血管疾病及其他神經退化疾病的治療。
人們過去的大腦研究一直仰賴動物實驗,但人類與動物在大腦上的差異時常造成在進行過動物實驗後,人體實驗卻失敗的情況。主要通訊作者、辛辛那提兒童醫院幹細胞和類器官醫學中心(CuSTOM)Ziyuan Guo (郭子元)博士表示,缺乏人類血腦屏障模型一直是研究神經系統疾病的主要障礙,但如今有了能控制血腦屏障的建模,勢必能成為未來發展藥物製造及治療干預的一大助力。
類器官乃是一種相互連接、細胞間互有聯繫的3D結構,能夠模仿人體器官的功能及組成。過去,世界各地的研究機構一直致力於開發能模仿大腦的大腦類器官,而辛辛那提兒童醫院也一直是開發其他類型類器官的翹楚。
此次研究突破過去的障礙,他們從人類多能幹細胞中成功模擬人類的血腦屏障,並與血管類器官組合,稱其為「BBB組合體」。
這個組合體是由類腦器官及類血管的組成,其是從直徑3到4毫米的大腦類器官和直徑約 1毫米的血管類器官開始,在約一個月的時間裡,這些獨立的結構會漸漸融合成一個直徑微微大於4毫米(約一顆芝麻大小)的球體。最終成功複製出具有腦海綿狀血管瘤特徵的組合體。
這顯示出BBB組合體的優勢在於,它不只能培育自一般人類幹細胞,還能用患有特定腦部疾病的幹細胞來製造,以便於觀測疾病表徵,並增添腦血管疾病相關的病理學研究手段。
總體來說,BBB組裝體在未來有多種潛力,包含為患者制定個人化藥物、模擬神經血管疾病的疾病模型、藥物通量的研究、免疫療法開發、生物材料研究等,它將成為一種能改變過去規則的技術,為神經科學、藥物開發及精準醫療開啟新的道路。
血腦屏障是一種主要由內皮細胞構成的功能屏障,它夾雜在大腦中樞神經及血管之間,能防止毒素從血管進入大腦,也能篩選必要的營養物質。但它同時也是阻止許多藥物進入大腦的極大阻力,並假如血腦屏障出現問題,可能會引起一些神經疾病。
資料來源:https://scienceblog.cincinnatichildrens.org/groundbreaking-advance-in-brain-science-creating-human-blood-brain-barrier-assembloids/#
(編譯/實習記者 林庭語)
《Cell Stem Cell》首次成功開發人類血腦屏障的腦模型「組合體」
撰文實習記者 林庭語
日期2024-05-24
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《Cell Stem Cell》首次成功開發人類血腦屏障的腦模型「組合體」