腦血管?。ㄈ缒X梗、腦出血）是全球致殘致死的主要原因之一，但傳統(tǒng)研究手段難以模擬復(fù)雜病變。近年來(lái)，類器官技術(shù)的興起——科學(xué)家用干細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)出**"迷你大腦"**，這些3D結(jié)構(gòu)包含神經(jīng)元、血管等成分，為研究人腦血管病提供全新的研究平臺(tái)。

一、如何給"迷你大腦"裝上"血管系統(tǒng)"？

科學(xué)家為讓實(shí)驗(yàn)室培育的"迷你大腦"（腦類器官）真正具備人腦功能，正全力攻克"血管化"難題——就像給城市修建供水管網(wǎng)，只有建立血管網(wǎng)絡(luò)，才能讓腦細(xì)胞獲得營(yíng)養(yǎng)并排出廢物。血管化腦類器官模型的構(gòu)建方法：有兩種方法，體內(nèi)移植和體外培養(yǎng)。

1 體內(nèi)移植

**操作：**將體外培養(yǎng)的大腦類器官整合到宿主小鼠的大腦中使其成熟，并形成新的有血液流動(dòng)的功能性血管網(wǎng)絡(luò)。

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2 體外培養(yǎng)

①類器官的共培養(yǎng)體系：

首先，研究者使用人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞先分化為腦類器官，通過(guò)內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞與腦類器官的共同培養(yǎng)，腦類器官表面出現(xiàn)了與內(nèi)皮細(xì)胞的整合，減少了細(xì)胞的凋亡。

②血管類器官融合：

在人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞基礎(chǔ)上獨(dú)立培養(yǎng)了誘導(dǎo)神經(jīng)祖細(xì)胞和誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的細(xì)胞球體；隨后混合形成融合球體。融合的腦類器官移植有穩(wěn)健的血管網(wǎng)絡(luò)-類神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，并顯示出神經(jīng)祖細(xì)胞數(shù)量增加，這與血管調(diào)節(jié)神經(jīng)發(fā)育的可能性一致。

③生物工程技術(shù)：

研究設(shè)計(jì)并制造了一種 “開放式井” 結(jié)構(gòu)的微流控芯片，血管細(xì)胞從微流控通道向類器官培養(yǎng)室伸出血管芽， 形成有序的血管網(wǎng)絡(luò)，并與腦類器官相互作用，最終形成整合的神經(jīng)血管類器官。

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二、裝上"血管系統(tǒng)"的"迷你大腦"有哪些應(yīng)用？

1 助推藥物研發(fā)

血腦屏障就像大腦的"安檢系統(tǒng)"，它能選擇性阻止血液中大部分物質(zhì)進(jìn)入腦組織。血管化腦類器官技術(shù)結(jié)合微流控平臺(tái)一定程度上再現(xiàn)血腦屏障的結(jié)構(gòu)和功能，有助于推動(dòng)相關(guān)藥物研發(fā)工作的深入開展。

2 探究疾病發(fā)病機(jī)制

研究使用患者來(lái)源的細(xì)胞在體外分化構(gòu)建患者源性類器官，模擬病理狀態(tài)下的腦情況來(lái)探究疾病發(fā)病機(jī)制。

三、腦類器官移植：中風(fēng)治療的新希望

當(dāng)腦卒中（中風(fēng)）摧毀數(shù)百萬(wàn)神經(jīng)元時(shí)，科學(xué)家嘗試用"微型腦組織"進(jìn)行修復(fù)。將血管化腦類器官移植到中風(fēng)大鼠腦損傷區(qū)后，發(fā)現(xiàn)腦梗死體積減小，還顯著改善了神經(jīng)功能，可以促進(jìn)長(zhǎng)期組織修復(fù)和功能恢復(fù)。與單一細(xì)胞移植相比，腦類器官移植表現(xiàn)出更高的細(xì)胞存活率、更強(qiáng)的組織修復(fù)能力和更優(yōu)越的神經(jīng)功能恢復(fù)效果，其可重建梗死組織并恢復(fù)卒中后功能障礙。

但這項(xiàng)技術(shù)從培養(yǎng)皿向臨床穩(wěn)步推進(jìn)的過(guò)程中面臨雙重考驗(yàn)：倫理上需謹(jǐn)慎對(duì)待胚胎干細(xì)胞和基因編輯技術(shù)，避免"設(shè)計(jì)嬰兒"爭(zhēng)議；安全上需攻克細(xì)胞癌變、移植排斥等風(fēng)險(xiǎn)。

▌本文科普主題來(lái)源于《協(xié)和醫(yī)學(xué)雜志》專家論壇：《血管化腦類器官的技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用前景》

原文作者：薛炅昊, 李志鵬, 趙元立

編輯丨劉洋 趙娜

審校丨李娜 李玉樂(lè)

監(jiān)制丨彭斌

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