科技日报北京2月29日电 （记者刘霞）美国和以色列科学家在实验室中培育出了人类中枢神经系统最早发育阶段的微型三维（3D）模型，该类器官在实验室中生长了40天。这是科学家首次在实验室中模拟胚胎大脑和脊髓的所有组成部分，有望加深人们对早期发育过程中出现的脑部疾病的理解。相关研究论文28日发表于《自然》杂志。
类器官是一种迷你3D模型，由活组织培育而成，旨在模仿人体器官独特的复杂性。近年来，科学家培育出大量类器官，包括大脑类器官。但研究团队表示，最新成果是科学家首次在实验室中模拟胚胎大脑所有组成部分：前脑、中脑、后脑和脊髓。
新模型使用人类多能干细胞培育。团队首先将干细胞组成约4.39厘米长、0.018厘米宽的一排，与4周大人类胚胎中存在的神经管的形状和大小相似。然后，他们将这一排细胞插入一个包含许多微小通道的微流体装置中，让细胞接触不同化学物质，促进细胞生长，并形成类似早期中枢神经系统的3D结构。他们还添加了一种凝胶，驱使干细胞分化成神经元。
在40天内，类器官内的细胞自我组织成类似于人类胚胎大脑和脊髓发育早期阶段的结构，极好地模仿了11周大胚胎的发育程度。
研究人员表示，新模型还存在一些局限性。如类器官中的神经管看起来与人类神经管大相径庭，因此不太可能用于研究神经管发育不全引起的疾病。他们希望进一步改善，并使用直接从患者身上收集的干细胞来研究不同人脑疾病。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07204-7
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