斯坦福团队培育“外皮质小鼠”,人脑细胞占近半

斯坦福大学Sergiu Pașca团队利用基因改造小鼠和人类干细胞,成功培育出大脑近半数被人类神经组织取代的“外皮质小鼠”。实验显示植入的人类细胞能与小鼠神经系统连接并改善其迷宫测试表现。Pașca警告严禁在灵长类动物上进行此类实验。

在斯坦福大学的实验室内,多个摄像头持续追踪一只老鼠在一座小竞技场中游荡。电脑实时绘制它的位置和速度,并在显示器上留下运动轨迹。如此细致观察这只动物的原因在于:它近一半的脑容量已被人类细胞取代。

这项研究由神经科学家 Sergiu Pașca 领导的斯坦福大学团队完成。Pașca 团队此前已证明,人类大脑的“器官体”——小块神经组织——在注射进幼年动物头部后能够存活,甚至发挥功能。

人类神经组织跨越物种障碍形成连接

研究人员对小鼠进行了基因改造,使其大脑无法完全发育。这些改造小鼠缺少大脑皮层和海马体的大部分细胞,从而为人体细胞腾出更多空间。Pașca 表示,在几周到几个月内,人类细胞将占据大部分空间。一个令人意外的发现是,缺乏脑组织的小鼠外观看起来相当正常,但存在记忆问题:在迷宫测试中,它们无法记住自己探索过的区域。而植入人类细胞后,小鼠在迷宫测试中的表现更好,这意味着人类组织在动物的认知过程中发挥了某种作用。

Pașca 认为,这种被他称为“外皮质小鼠”的模型可能有助于研究脑损伤。同时,这项成果也是“基因工程和干细胞技术联合力量重塑生物学”的一次戏剧性演示。

在此类研究之外,科学家已在实验室中测试大脑器官体,观察其能否连接电脑运行电子游戏;也有科学家提议将它们用作治疗中风患者的替代器件。

Charlesworth 表示,最令人惊讶之处在于,出生后引入的人类神经组织不仅能够生长,还能跨越物种障碍与老鼠的神经系统形成连接。随着这些技术的进步,它们将迫使人们越来越多地挑战传统假设。

去年,Pașca 召集了一组伦理专家,专门研究神经器官技术带来的影响。他表示,目前并不担心动物因此具备人类认知能力——小鼠大脑相对较小,人与老鼠之间的进化距离也非常大。

但这也正是 Pașca 主张此类实验不应在更高级物种上开展的原因:那最终可能产生大量功能性人脑组织。他特别警告,不要将人类大脑器官添加到被改造为缺乏皮层的猴子身上。Pașca 说:“我认为最明显的红线之一就是在灵长类动物身上进行这项实验,我不认为这在任何情况下是合理的。”

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