两个自力的研究团队乐成地使用从大鼠干细胞作育出的神经元，在小鼠中重修了脑回路 。这两项研究于4月25日揭晓在《细胞》杂志上，为明确大脑组织的形成提供了名贵的看法 。
“这项研究展示了大脑在使用人工合成的神经回路恢复脑功效方面的潜力，”哥伦比亚大学的教授 Kristin Baldwin团队恢复了小鼠的嗅觉神经回路——这是认真嗅觉的大脑中相互毗连的神经元群，他们使用的是来自尊鼠的干细胞 。
“能够在一个物种内天生另一个物种的脑组织，可以资助我们明确差别物种之间大脑生长和进化的差别，”得克萨斯大学西南医学中心（达拉斯）的副教授Jun Wu，也是另一篇论文的通讯作者，Jun Wu的团队开发了一个基于CRISPR的平台，该平台可以高效地识别推动特定组织生长的要害基因 。他们通过在小鼠中静默一个对前脑生长至关主要的基因来测试这个平台，随后用大鼠干细胞来恢复这些组织 。
小鼠和大鼠是两种划分自力进化了约2000万至3000万年的差别物种 。在先前的实验中，科学家们已能通过所谓的胚胎互补历程，使用大鼠干细胞在小鼠中替换胰腺 。在这一历程中，研究职员将大鼠干细胞注入因遗传突变而无法发育出胰腺的小鼠早期胚胎——囊胚中 。然后，这些大鼠干细胞发育成缺失的胰腺并增补其功效 。
然而，至今尚未有报告显示通过胚胎互补手艺使用来自差别物种的干细胞天生脑组织 。现在，通过使用CRISPR，Jun Wu的团队测试了七个差别的基因，发明敲除Hesx1可以可靠地天生无前脑的小鼠 。随后，团队将大鼠干细胞注入Hesx1基因敲除的小鼠囊胚中，这些大鼠细胞填补了生态位，形成了小鼠的前脑 。虽然大鼠的大脑比小鼠的大，可是这些源自尊鼠的前脑在发育的速率和巨细上与小鼠相同 。别的，大鼠神经元能够与相邻的小鼠神经元相互转达信号 。
研究职员尚未测试来自尊鼠干细胞的前脑是否改变了小鼠的行为 。“现在缺乏有用的行为测试来区分大鼠和小鼠，”吴俊体现 。“但从sunbet实验来看，这些具有大鼠前脑的小鼠的行为似乎并无异常 。”
在另一项研究中，Baldwin的团队使用特定的基因要么杀死要么静默小鼠用于嗅觉的嗅觉感受神经元，并将大鼠干细胞注入小鼠胚胎中 。静默模子模拟了在神经发育障碍中看到的情形，即某些神经元无法与大脑有用通讯 。杀死模子则完全移除了这些神经元，模拟了退行性疾病 。
他们发明，胚胎互补在差别模子中恢复小鼠嗅觉神经回路的效果各异 。当小鼠神经元保存但被静默时，大鼠神经元资助形成了比杀死模子更有组织的脑区 。然而，当团队通过训练这些大鼠-小鼠嵌合体在笼子中寻找埋藏的饼干时，大鼠神经元在杀死模子中体现出更好的行为恢复能力 。
“这个令人意外的效果使我们得以视察这两种疾病模子之间的差别，并实验找出可能有助于恢复任一类型脑疾病功效的机制，” Baldwin说 。她的团队还在使用正常嗅觉系统的小鼠细胞的疾病模子小鼠中测试了胚胎互补，显示种内互补在两种模子中都能有用恢复寻找饼干的行为 。
“现在，人们正使用源自干细胞的神经元为帕金森氏症和癫痫患者举行临床试验移植 。这种治疗会有多有用？患者与移植细胞之间差别的遗传配景是否会组成障碍？这项研究为我们提供了一个系统，可以在比临床试验更大规模的基础上评估同种物种脑互补的可能性，”鲍德温体现 。
只管胚胎互补手艺离人类临床应用尚远，但这两项研究批注，来自差别物种的干细胞可以与宿主的大脑同步生长 。
科学家们还在实验使用胚胎互补手艺在其他物种如猪中培育人类器官 。去年，科学家们使用人类干细胞在猪中天生了胚胎肾脏，为众多期待器官移植的人提供了潜在的解决计划 。
“sunbet目的是让猪器官含有一定比例的人类细胞，以期改善器官接受者的预后 。但现在我们还面临许多手艺和伦理挑战，需要战胜这些挑战后才华举行临床试验，”吴俊说 。
除了在医学上的应用外，这些团队还对使用这种要领研究许多之前在实验室情形中无法接触到的野生啮齿动物的大脑感兴趣 。
“天下上有凌驾2000种在世的啮齿动物物种 。它们中的许多与我们在实验室中常见的啮齿动物行为差别 。种间神经胚胎互补手艺可能会为研究这些物种的大脑怎样生长、进化和运作翻开一扇大门，” Jun Wu体现 。
杂志：Cell
DOI：10.1016/j.cell.2024.03.042
