美國時間19日，哈佛大學研究團隊證實，他們所培養的大腦類器官(brain organoid)已經存活5年，並且大腦類器官不但發育出神經元(Neuron)，也如同正常大腦會隨著時間老化，讓科學家有機會在不使用實際人腦下，研究與人腦發育及老化相關的轉錄體和表觀遺傳學變化；哈佛此次類器官(Organoids)研究，是因應在保護動物浪潮與精準醫療需求的臨床前試驗。這項研究發表於頂尖學術期刊《Nature》。
 
哈佛大學研究團隊所培養的大腦類器官，不是直接取自人腦，而是先從血液取得細胞、將其重編程為誘導性多潛能幹細胞(iPSCs)，再進一步培養成大腦皮質類器官。這個大腦皮質類器官會隨著時間成長，發展出興奮性神經元(excitatory neurons)，這被認為是大腦傳遞訊號的重要關鍵，也說明此類器官能作為研究人大腦類器官發育及疾病機制的模型。
 
研究作者、哈佛大學幹細胞與再生醫學教授Paola Arlotta表示，培養類器官相當不容易，因類器官會形成為3D球狀結構，要在培養皿存活相當嚴苛，類器官也對營養物質也非常挑剔，因此大多僅能生存數週至數月，然而這項研究的大腦皮質類器官已經存活五年；研究顯示，這些大腦皮質類器官會隨培養時間出現與人腦發育及老化相關的轉錄與表觀遺傳變化。。
 
Paola Arlotta強調，因大腦皮質類器官由人類血液所培養，可望成為個人化的「大腦替身」(brain avatars)，讓研究人員在實驗室中觀察特定患者細胞所形成的類器官，進一步研究疾病相關變化，並測試不同治療方式的反應，若以特定疾病患者的細胞建立類器官，類器官也可能保留與患者基因背景及疾病相關的特徵。
 
由於人腦結構與功能高度複雜，加上動物模型與人類大腦仍存在物種差異，直接取得及研究人腦組織又受到倫理與技術限制，使腦部疾病研究長期面臨人類疾病模型不足的問題；Paola Arlotta指出，過去數十年神經科學研究雖持續累積大量成果，但從基礎研究進一步轉化為有效治療仍面臨高度挑戰。
 
Paola Arlotta也說，長期培養的大腦皮質類器官有望提供新研究模型，為腦部疾病研究帶來突破，甚至開啟一場腦部研究的「文藝復興」，大腦皮質類器官有機會協助學界更瞭解腦部疾病機制，或是開發更有效的新治療方法。
 
類器官近年也逐漸被視為臨床前研究的新興替代工具。美國FDA於2025年提出新模式方法學(NAMs)發展藍圖，將AI、機器學習及類器官等技術列為推動重點，盼降低部分動物試驗需求並提高臨床前研究的預測能力。
 
參考資料：https://www.fiercebiotech.com/research/renaissance-biomedicine-human-brain-organoids-model-development-5-years
 
(編譯/陳敬哲)