演講者：中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所羅振革研究組孫新堯
各位老師同學(xué)，各位科學(xué)愛好者們，大家下午好。我是孫新堯，今天我為大家?guī)淼念}目是“類器官的前世今生”。
“我是誰？我從哪里來？到哪里去？”哲學(xué)的終極三問被萬物之靈的人類問了上千年，卻始終沒有答案?！兜赖陆?jīng)》有云：所謂“道生一，一生二，二生三，三生萬物”，我們今天不論道，我們從一個(gè)受精卵開始講起。
一個(gè)受精卵也是通過一分二，二分四的方式進(jìn)行分裂，而這顆小小的受精卵在誕生之初就已寫好了伴隨你一生的遺傳程序，與你一同綻放在歲月的長河之中。
在受精卵分化過程中，每個(gè)細(xì)胞的基因活動模式?jīng)Q定了它的發(fā)展方向和最終身份，直至發(fā)育形成皮膚、肝臟、大腦等不同人體器官。
隨著生命科學(xué)的發(fā)展，人類想要更好地了解自己，攻克各種疾病，已不能僅僅滿足于在動物模型上試驗(yàn)，復(fù)制和重建人類器官成為科學(xué)家們想要迫切解決的問題之一。于是，類器官誕生了。所謂類器官就是有組織結(jié)構(gòu)的3D器官模型，它培育自人胚胎干細(xì)胞，或誘導(dǎo)多潛能性干細(xì)胞，是一種高度未分化細(xì)胞，具有發(fā)育的全能性，能分化出成體人類的所有組織和器官。目前，科學(xué)家們已培育出人類肺部類器官、肝臟類器官、腸類器官、心臟早期發(fā)育模型等。
神經(jīng)生物學(xué)家cajar曾說，只要大腦的奧秘不解，宇宙將永遠(yuǎn)是一個(gè)謎。那么，作為人類最引以為豪，又是最復(fù)雜最神秘的大腦，是否也能被重建呢？
21世紀(jì)初，劍橋大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家Lancaster嘗試從胚胎干細(xì)胞中創(chuàng)建2D模型的腦細(xì)胞時(shí)意外發(fā)現(xiàn)，這些細(xì)胞不貼壁，反而形成球形，漂浮在培養(yǎng)液中。她意識到這些細(xì)胞自發(fā)組成微型大腦，形成不同的大腦區(qū)域。
隨后，約翰霍普金斯大學(xué)的Guo-LiMing實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了僅包含前腦部分的、源于胚胎干細(xì)胞的類器官，其具有部分皮層分層結(jié)構(gòu)。
2017年5月，Arlotta實(shí)驗(yàn)室在nature發(fā)文，運(yùn)用單細(xì)胞測序方法識別出種類繁多的神經(jīng)元和祖細(xì)胞，并發(fā)現(xiàn)可響應(yīng)光刺激的具有自發(fā)活動的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)。
然而分化的大腦類器官由于缺少血管細(xì)胞分布在腦室的內(nèi)側(cè)，所以處于中間位置的神經(jīng)元會因?yàn)槿鄙傺鯕夂蜖I養(yǎng)物質(zhì)而很快死亡。我們實(shí)驗(yàn)室對此開展了研究，目前已初步構(gòu)建了血管化的類腦模型，我們將人多能干細(xì)胞分別向中胚層方向誘導(dǎo)形成血管，向外胚層方向誘導(dǎo)形成腦，并在培養(yǎng)至12天時(shí)融合在一起，使血管包圍類腦器官，這或許將為我們解決腦部疾病等問題提供新的模型。
類器官的培養(yǎng)使人類在推動醫(yī)學(xué)發(fā)展、認(rèn)識自己的道路上更進(jìn)一步，然而，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展總是需要社會倫理進(jìn)步的緊緊相隨。這不由使我們聯(lián)想起著名的思想實(shí)驗(yàn)“缸中之腦”，其實(shí)，早在幾千年前，莊子就有過“夢為蝴蝶，翩翩然蝴蝶也，不知周之夢為蝴蝶與，蝴蝶之夢為周與”的思考。莊周與蝴蝶，不知誰是前世，誰是今生。如今腦類器官發(fā)展越來越成熟，缸中之腦或許將不再僅僅存在于科幻小說之中。近日已有多位科學(xué)家聯(lián)名提出要為類器官培養(yǎng)建立倫理約束，這是社會文明的進(jìn)步，也是科學(xué)有序發(fā)展的前提。讓科學(xué)與文明并存，是我們每個(gè)科研人員應(yīng)有的責(zé)任。
來源：中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所
