美培育出长存活期三维大脑样组织

2014年8月12日

  美国研究人员最近培育出一种与老鼠大脑功能和结构极其相似的三维大脑样组织,其在实验室里的存活时间超过两个月,这一成果将有助研究大脑功能、疾病和创伤以及相关疗法。

  塔夫茨大学研究人员11日在美国《国家科学院学报》上报告说,培养三维大脑样组织的关键在于一种由蚕丝蛋白和胶原蛋白凝胶组成的复合结构,其中蚕丝蛋白被制成硬而多孔的骨架,然后往其中填充老鼠神经元,而柔软的胶原蛋白凝胶则可促进神经元生长。几天后,这些神经元在骨架孔中聚集,形成了类似于老鼠大脑复杂回路的神经网络。

  此前,科学家也曾试图在三维凝胶环境中让神经元生长,但所培育出的组织一是存活时间不长,二是不具备类似真正大脑的功能。

  负责研究的塔夫茨大学教授戴维·卡普兰说:“利用这个组织模型,人们基本上可以实时检测脑部受损时的组织反应。更重要的是,人们可跟踪组织恢复以及更长时间内的组织情况。”

  在进一步的试验中,研究人员观测了三维大脑样组织对药物以及对下落物体冲击导致的损伤反应。结果发现,虽然三维大脑样组织不是真正的可思考大脑,但其神经元的电化学活动变化,与动物模型中神经元对脑损伤的反应类似。

  比如,研究人员在受创的三维大脑样组织中观测到较高水平的谷氨酸,通常神经元受损后会释放这种化学物质。三维大脑样组织还表现出短暂的电活动过度,这也与动物研究中观测到的创伤后脑反应一致。