科学家培育出含人脑细胞的小鼠大脑，实现科学突破

# 科学突破：培育出半人半鼠大脑 来源：https://www.bbc.com/news/articles/c60m3k28j81mo 维多利亚·吉尔，科学通讯员 凯特·斯蒂芬斯，资深科学记者 Getty Images 一只白色实验鼠坐在实验室内的人类手上。戴着蓝色防护手套的人类手掌正托着这只老鼠 Getty Images 这项研究引发了关于改变实验室动物思维方式与感知能力的伦理思考 美国神经科学家成功将小鼠改造为在其大脑内植入能正常运作的人类细胞。 研究人员希望，这种仅发生于人类的精神疾病与神经发育疾病潜在疗法，如今可在这些实验室啮齿类动物身上进行测试。 尽管"拥有人类部分大脑的小鼠"听起来像是卡夫卡式的实验，但科学家强调这些并非"像人类一样思考的小鼠"。 这些动物经过基因改造和手术干预，使其部分脑组织由人类细胞构成。 S Pasca/斯坦福大学 图像显示了植入人脑细胞的小鼠大脑扫描图。看似混沌的多彩线条网络，实则是神经纤维通路。 S Pasca/斯坦福大学 在对植入小鼠的扫描中，研究人员观察到了人类脑细胞与小鼠大脑其他区域之间的连接。 这项具有伦理复杂性的突破旨在更好地理解目前缺乏有效治疗方法的脑部疾病生物学机制。 某些疾病无法通过小鼠模型研究，只因啮齿动物不会患上人类特有的某些脑部疾病。 正如首席研究员、斯坦福大学塞尔久·帕斯卡教授在新闻发布会上所言，精神病学领域"临床试验成功率极低"。 "即便成功进入临床试验的药物——那些在动物模型中看似效果显著的药物——在临床应用中往往惨败。"他在发布会上指出，"这表明我们对人类生物学机制认知严重不足，而捕捉这些信息至关重要。" 斯坦福研究团队表示，对于癫痫、自闭症及脑瘫等复杂病症，该技术具有"变革性"潜力。 帕斯卡指出："我们获得了一种新模型，它能以全新方式捕捉人类大脑功能的特征。" Luis Alvarez 身着蓝色短袖制服的医护人员正在电脑前查看脑部扫描图像，背景玻璃窗后隐约可见磁共振成像仪的轮廓。 Luis Alvarez 该技术有望为研究人类脑部疾病生物学机制开辟新途径 ## 缺乏"灰质"的小鼠 人脑由数十亿细胞构成，通过数百万回路相互连接，这使得我们难以理解其发育过程，以及当脑功能出现障碍时——在细胞层面究竟发生了什么。 研究人员首先对小鼠进行基因改造，使其几乎完全缺失自身的大脑皮层——即大脑外层被称为"灰质"的区域。该区域负责高阶思维、记忆和感官处理。 随后，研究者提取人类皮肤细胞并进行"重编程"，使其发育为类脑组织块。 这些被称为类器官的结构并非完整培育的脑组织，而是相互连接的活性细胞集合体。 当这些类器官被植入小鼠大脑后，细胞会分裂并整合到动物原有的脑神经网络中，与小鼠大脑及脊髓建立连接。 植入小鼠的皮层并不完美——正常皮层应形成有序分层的结构。正如神经科学家伊拉里·阿洛迪博士所述，这些人鼠混合大脑的扫描图像看起来"有些杂乱"。 但数月后，人类细胞开始呈现并发挥类似于小鼠大脑外层的功能。 手术约六个月后，科学家对小鼠进行基础行为测试——观察它们在小型桌面迷宫中的活动。 帕斯卡表示它们的表现"与正常小鼠基本一致"。 "它们并未获得任何能力增强。"他补充道。 未参与研究的爱丁堡大学生物伦理学高级讲师莎拉·钱博士告诉BBC新闻，"没有迹象表明正在培育的是能像人类一样思考的小鼠，或是寄居在鼠身的人脑"。 但她认为这项研究"促使我们思考开始改变动物认知能力可能带来的影响"。 "我们如何理解这些小鼠的体验？在对待实验室动物时该如何考量这些因素？"她进一步提问。 ## "运行人类程序的小鼠环境" 未参与研究的圣安德鲁斯大学神经科学家伊拉里·阿洛迪博士表示，科学家们完成的工作"令人印象深刻"。 她特别指出，植入小鼠体内自发形成了仅存在于人类及其他灵长类大脑——而非小鼠大脑——的特殊细胞类型。 "你们是在小鼠环境中运行人类程序——就像小鼠成为了培育皿。"她对BBC新闻说道。 研究人员表示，这些严格遵循伦理与福利准则进行基因改造和饲养的小鼠，很可能将在少数实验室中用于研究几种特定的脑部疾病。 同样来自圣安德鲁斯大学的神经科学家詹姆斯·安格教授指出，尽管该技术在理论上非常卓越，但这些小鼠可能"应用范围有限"。 他认为部分原因在于"在小鼠体内培育活体人类脑组织涉及的伦理问题，以及这对动物体验的影响"。 阿洛迪博士补充道，研究人类大脑的神经科学家都面临相同局限。"我们试图理解人类疾病，而我们拥有的只有小鼠、培养皿中的细胞和计算机神经网络。" "因此这代表着新的研究方向。"