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人類誘導的多能干細胞可以用來形成含有視杯結構的類腦器官

來源:科技日報

根據17日發表在國際著名干細胞雜志《細胞·干細胞》上的一項研究,人類誘導的多能干細胞(IPSCs)可以用來形成含有“視杯”(可形成視網膜)結構的類腦器官。該類器官自發地從類腦區域的前部發育出兩側對稱的“視杯”,證明了IPSCs在高度復雜的生物過程中的自我復制能力。

研究人員表示,這一發現突出了大腦類器官產生原始感官結構的非凡能力,這些結構對光敏感,并且擁有與人體細胞相似的細胞類型。

該類器官可以幫助研究胚胎發育過程中的大腦和眼睛的相互作用,模擬先天視網膜疾病,并生成用于個化藥物測試和移植治療的患者特異視網膜細胞類型。

人類大腦發育和疾病的許多方面都可以利用從多能干細胞衍生的3D腦器官來研究,這種細胞可以分化成體內所有類型的細胞。

此前,研究人員使用人類胚胎干細胞分化出“視杯”,“視杯”形成了視網膜。另一項研究表明,“視杯”狀結構可以從IPSCs中產生,這些IPSCs來自成年細胞,這些細胞已經被基因重新編程回到類似胚胎的多能狀態。

過去,由多能干細胞制造“視杯”的重點是生成純視網膜。在此項研究之前,“視杯”和其他3D視網膜結構還無法在功能上整合到大腦器官中。

為了實現這一目標,研究團隊修改了他們之前開發的將IPSCs轉化為神經組織的方案。人腦類器官如若形成“視杯”,最早在30天內出現,并在50天內成長為可見結構。這一時間框架與人類胚胎中視網膜發育的時間框架相似。

研究人員從IPSCs供體中生成了314個大腦類器官,其中72%的類器官形成了“視杯”。這些結構包含不同類型的視網膜細胞,它們形成了對光有反應的電活神經元網絡。“視杯”大腦類器官還含有晶狀體和角膜組織,并顯示出視網膜與大腦區域的連接。

研究人員表示:“在哺乳動物的大腦中,視網膜神經節細胞的神經纖維向外延伸,與它們的大腦目標相連,這在體外系統中從未出現過。”

未來,研究人員計劃開發出“視杯”長期保持活力的策略,利用它們來研究導致視網膜疾病的機制。(實記者張佳欣)

標簽: 類腦器官 多能干細胞 人體細胞 移植治療

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