生物技术与健康
认识一只大脑皮层由人类细胞构成的小鼠
“异种皮层小鼠”是类器官技术的一次惊人展示
图片插图：Sarah Rogers/MITTR | 图片由 Nature 和 Stanford/Sergiu Pasca、Getty 提供
内容摘要
多台摄像机追踪着一只在小场地中四处走动的小鼠。计算机记录下它的位置和速度，在显示器上留下类似《乒乓》游戏的轨迹。为什么要如此仔细地观察这只啮齿动物？因为它近一半的脑容量已被人类细胞所取代。
这项混合远缘物种脑组织的尝试由斯坦福大学神经科学家 Sergiu Pașca 领导的团队今日发表在《自然》杂志上。Pașca 的团队此前已证明，人类大脑“类器官”——即微小的神经组织团块——在被注射到幼年啮齿动物头部后能够存活，甚至发挥功能。
如今，Pașca 更进一步，通过基因改造使小鼠的大脑从一开始就无法完全发育。这些改造后的小鼠缺失了皮层和海马体这两个关键脑区的大部分细胞。他说，这为人类细胞扎根创造了更大的空间。“植入这些动物体内的人类细胞会分裂、会生长，在几周到几个月内，它们将占据大部分空间。”
Pașca 说，一个令人惊讶的发现是，缺少脑组织的小鼠看起来相当正常——它们四处走动并发出吱吱声。但它们确实存在记忆问题。在迷宫测试中，它们记不住自己探索过哪些区域。相比之下，植入了人类细胞的小鼠在迷宫测试中表现更好。这意味着人类组织在动物的认知中发挥了某种作用。
Pașca 相信，他所称的“异种皮层小鼠”可用于研究脑损伤。然而，这份报告也是“基因工程与干细胞技术联合重塑生物学的强大力量”的一次惊人展示，斯坦福大学另一个实验室的科学家 Carsten Charlesworth 说道，他并未参与这项研究。
目前，脑类器官已在实验室中接受测试，看它们能否连接到计算机来玩电子游戏。其他科学家则提议将其用作替代部件来治疗中风患者。
“最令我惊叹的是，出生后引入的人类神经组织能够跨越物种屏障生长并与小鼠神经系统建立连接，”Charlesworth 说。“随着这些技术的进步，它们将越来越多地迫使我们挑战传统假设。”
去年，Pașca 召集了一组伦理专家研究神经类器官技术的影响，包括动物发展出人类意识的可能性，以及“类器官治疗诊所”向绝望患者提供虚假治疗的风险。
他说，就目前而言，他并不担心这些啮齿动物具有任何类型的人类认知能力。这是因为它们的大脑相对微小，而且人类与小鼠之间的进化距离非常遥远。但这也正是 Pașca 认为此类实验不应在更高等物种上进行的原因：它们可能最终拥有大量功能性人类脑组织，从而可能模糊人与动物之间的认知界限。Pașca 特别警告不要在经过基因改造缺失皮层的大脑猴身上添加人类脑类器官。“我认为一条非常明确的红线是在灵长类动物身上做这个实验，”他说。“我认为目前在没有任何理由这样做。”
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插图：Rose Wong
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