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功能3D类脑组织的重建

功能3D类脑组织的重建

供稿人:方奥,王玲   发布日期:2017-10-15
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由于大脑具有复杂的结构且仅受限制于体内研究,大脑是最复杂最不被理解的人体组织之一。波士顿塔夫斯大学的研究人员开发了一种三维类脑组织,其结构类似与一个大脑的结构,具有同心圆结构,如图1所示。

图1:类脑组织模型设计 (A设计模式图,B 3D组织,C单元模块)

给种构建方式目的在于实现三维生长组织,且分离出灰质与白质两种结构。该组织不但从形态上接近自然脑组织,在功能上也足以满足实验目的,并且能够保持存活状态长达两个月。研究员使用了两种材料,分别为丝素蛋白与胶原蛋白凝胶,即支架与凝胶结合在一起。随着神经元在支架中生长,它们在脚手架的孔隙周围形成网络,轴突延伸过通过中心凝胶与对侧神经元相连,如图2所示。最终获得与正常神经组织非常相似的结构,由内到位分别代表着大脑的灰质、白质。

图2:三维类脑组织在生长 (A 轴突伸入中心胶原区域,B 中心区域共聚焦图像)

该团队认为,这种构建的类脑组织对于脑外伤和药物对神经系统影响的研究将是非常有价值的。事实上,他们已经进行了创伤性试验,并且通过电生理学检测发现损伤组织模型以类似于活体动物的方式作出反应。科学家认为,作为研究对象若不考虑伦理问题,该组织优于动物。因为该组织可以在创伤后立即进行研究,而不需要等待解剖和相关准备,并且可以在组织的愈合的过程中长时间的进行跟踪。

参考文献:

  1. Min D. Tang-Schomer, James D. White, Lee W. Tien, L. Ian Schmitt, et al. Bioengineered functional brain-like cortical tissue[J]. PNAS, 2014, 111(38): 13811–13816.