科学家研发出“人鼠脑”：人类脑组织占小鼠大脑一半，有助于研究人类罕见脑部疾病

一项于9月16日发表在《自然》杂志上的研究显示，科学家培育出了一种大脑中约一半为人类脑组织的小鼠，希望借此进一步研究精神分裂症、癫痫、脑瘫、智力障碍以及人类部分罕见脑部疾病，并探索新的治疗方法。

研究人员将实验室培育的人类脑组织移植到经过基因工程改造的小鼠体内。这些小鼠出生时，大脑皮层或海马体等关键脑区发育受到抑制，相当于提前在颅内“腾出空间”，让人类脑组织能够继续生长。

▲科学家把人类脑组织“种”进小鼠大脑

人类脑组织体积约占小鼠大脑一半

手术3个月后，移植的人类脑组织已经与小鼠的血液供应系统连接，并几乎填满原本空缺的区域，按体积计算约占小鼠整个大脑的一半。部分人类神经元甚至与小鼠自身的脑细胞和脊髓建立了连接。

研究团队希望，通过这种方式将部分人类脑组织“搬进”活体动物中，让过去难以直接观察的人脑疾病有了新的研究模型。

领导这项研究的斯坦福大学精神病学教授帕什卡表示，目前精神病学和神经病学可用的治疗手段仍相对有限，其中一个重要原因就在于人类大脑不仅结构复杂，也很难直接进行研究。

按照这一技术，研究人员未来可以从脑部疾病患者身上获取细胞，在实验室中将其培养成类似人脑部分结构的“脑类器官”，再移植到动物体内继续生长。这样一来，科学家便可以观察某种疾病如何影响人类脑组织，以及不同药物可能产生怎样的治疗效果。

所谓“脑类器官”，是指在实验室中培养的人类脑细胞自行组织形成的微小组织。它们并不是真正的大脑，但能够模拟人脑的部分结构和功能。

并不意味着小鼠拥有了“一半的人脑”

事实上，斯坦福大学团队此前就曾尝试将人类神经元移植到大鼠脑内。这些人类脑组织能够存活，并接入大鼠自身的神经回路，但由于大鼠脑内空间有限，人类组织很难进一步长大。

为了给人类脑组织腾出更多空间，这一次研究人员通过基因工程手段，抑制了小鼠大脑皮层和海马体的发育。令人意外的是，这些小鼠依然能够存活，因为剩余的脑区承担起了部分原本由这些区域负责的功能。

不过，这些小鼠并非完全正常。它们虽然外观看起来没有明显异常，但走路时更加谨慎，也更容易遗忘。

随后，研究人员将由捐赠者皮肤细胞重编程、培养而成的人类脑类器官注入新生小鼠脑内。每次注射约包含10万个人类脑细胞。

最终，这些小鼠虽然缺少约1400万个自身脑细胞，但其脑内生长出了约400万个人类脑细胞。按细胞数量计算，人类细胞仍是少数，但由于这些细胞形成的组织体积较大，最终约占整个大脑体积的一半。

不过，这并不意味着小鼠拥有了“一半的人脑”。研究人员指出，这些人类神经元的排列和连接方式与真正的人脑并不相同，脑组织本身也远未成熟，其发育程度大致相当于人类妊娠中期。

低氧实验可观察人脑细胞受损

研究伴随伦理争议

测试还显示，植入人类脑组织并没有让小鼠获得更强的认知能力。这些小鼠原本存在的步态不稳和认知问题，只出现了轻微改善。

为了验证这种动物模型是否能够用于研究疾病，研究人员还让部分小鼠在低氧环境中持续5小时。实验显示，小鼠体内的人类神经细胞对缺氧十分敏感。这一结果可能有助于研究孕期或分娩过程中缺氧如何损伤人类脑组织，并最终导致脑瘫等疾病。

此外，研究人员还在这些小鼠的人类脑组织中发现了一种名为“冯·埃科诺莫神经元”的罕见细胞。过去，这类细胞主要通过人类尸检进行研究，而在额颞叶痴呆患者大脑中，它们往往是最早死亡的神经元之一。帕什卡希望，未来可以利用这种小鼠模型进一步研究额颞叶痴呆等疾病。

与此同时，这类研究也伴随着伦理争议，包括人类脑类器官是否可能产生意识或感受疼痛，以及植入这些组织后动物的福利问题。帕什卡表示，该研究从一开始就受到伦理监督，专家也认为未来仍需持续关注实验动物的状态。

此外，有专家指出，这种模型毕竟是通过人工方式建立的，更适合用于研究疾病机制和治疗方法，并不能完全模拟人类大脑自然发育的过程。

红星新闻记者 杨诗柔

编辑 邓旆光

审核 何先菊