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实验室里能否用“迷你大脑”代替动物模型?

    动物实验和医学科学似乎一样历史悠久,但它们的历史和用处并不能阻止它们成为颇有争议的话题。

人们不断追求有可能的方法来减少动物的使用。

每年都有成千上万的动物被用于神经系统的研究。然而,在动物身上显示有效的**当中大约有95%对人类无效。

关于培育功能性脑组织的开创性研究有望取代我们对动物的依赖。

美国马里兰州巴尔的摩霍普金斯大学彭博公共卫生学院的研究人员,希望他们的新培育出的迷你大脑可以终代替以标准动物为基础的神经系统研究。

迷你大脑的问世

约翰霍普金斯大学动物实验替代研究中心(CAAT)在近35年一直处于细胞方法的前端。Thomas Hartung博士和他在动物实验替代研究中心(CAAT)的研究小组正在正在努力开发由真正的、具有功能性的相互连接的神经元组成的微型大脑。

目前,人类细胞培育仅仅由一种类型的细胞组成,且这些细胞相互之间不存在方式的连接。这些细胞通常产生于切除的肿瘤细胞或是胚胎干细胞,两者都带来各自的伦理问题。

Hartung博士开创性的迷你大脑是截然不同的。它们是用取自健康患者皮肤细胞经过“重新编程”成为干细胞构成的。因此,这些细胞被称为诱导多能干细胞(iPSCs),规避了道德雷区。

这些细胞通过转基因进入胚胎干细胞阶段并接受相应刺激生长成为脑细胞。

尺寸大小、如何使用及其实用性

我们希望这些细胞团会对许多**的病因和**研究有所帮助,包括阿尔茨海默氏症、帕金森和自闭症。使用迷你大脑对病毒感染、创伤和中风的研究项目已经在进行中。

迷你大脑,直径只有350微米,包含有10,000 - 20,000单个脑细胞。很容易在单独一个皮氏培养皿中培养出大约100个这种相同的细胞群。不同于标准细胞的培养,它们包含一系列具有功能的、相互连接的脑细胞,包括星形胶质细胞和少突胶质细胞。

通过迷你大脑模仿胚胎脑,研究人员能够观察神经髓鞘的生长情况并注意它们何时发出自发电信号。

Hartung博士已经申请了迷你大脑的砖利,并成立了一家名为ORGANOME(有机)的公司面向市场,将迷你大脑销售给实验室。

类型的研究,成本一直备受关注;今日医学新闻问Hartung博士,这些微型大脑与使用现有小鼠模型的成本相比如何。他说,“迷你大脑的价格尚未确定,但应该与实验室大鼠价格(20-30美元)差不多。”

当然,大鼠本身的成本只是动物试验费用的一小部分。Hartung博士接着解释说,“一项神经毒性的进展性研究,因为我们的模型是既定的,每一阶段需要用1,400只大鼠花费大约140万美元。”**试验中选择错误的话则会更加昂贵。

迷你大脑的未来

该研究小组希望,迷你大脑的未来将是一片光明。其潜在的用途众多且使用新的细胞类型所带来的发展将带来更多更大的可能。

利用遗传**患者的皮肤细胞,研究人员将能够在发生特定遗传变化的细胞系上进行实验。Hartung博士认为,迷你大脑所将有助于研究违禁**、电子香烟、化学威胁制剂和感染**模型。

MNT询问研究团队是否计划在今后增大迷你大脑尺寸以额外增加其复杂水平。Hartung博士说:

“要问题是中心供氧和营养的供应。我们停留在一个不受限制的尺寸。持续的大脑发育也会导致许多结构的形成,(使其)难以控制。

每一个迷你的大脑都是一个个体。我们的细胞团,在10周之后,都是均匀和相同的,与其他材料影响相比较具有的优势。”

迷你大脑的未来当然看似一片光明。相同的神经细胞,容易复制的选择,运到你的实验室,仅仅是一只小鼠的价格。也许这会终结在神经学研究中的动物实验。

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