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布魯克磁共振事業部

布魯克的成像技術推進突破性的神經研究

時間:2022-11-10 閱讀:248
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 馬薩諸塞州比勒里卡,2022年10月18日報道。斯坦福大學的研究團隊首次將干細胞衍生的人類皮質器官(hCOs)成功移植到發育中的大鼠體感皮層。他們的研究項目“移植的人類皮質器官的成熟和電路整合”于2022年10月12日發表在《自然》雜志上,并證明了人類衍生的細胞完全整合到大鼠的神經系統。

 

由Sergiu Pa?ca領導的斯坦福大學團隊能夠使移植的細胞與發育中的大鼠組織一起生長和分化,產生強大的細胞多樣性,并在整個大腦中建立有意義的功能連接。他們使用多種方法監測這些hCO植入物的發展和功能。為了確認植入物的位置和生長,他們使用布魯克BioSpec 7T MRI 系統對移植的大腦進行成像。一旦hCO移植被確認并生長,他們就可以用布魯克Ultima 2Pplus多光子顯微鏡測量這些現在完全整合的人類細胞的感覺反應。使用這些方法結合電生理記錄和光遺傳刺激,他們證明了這些hCO移植與嚙齒動物大腦的其他部分的真正電路整合。這為在電路水平上測量人類神經系統疾病奠定了基礎,實現了突破

 

圖片

布魯克BioSpec 70/30

人類的神經系統疾病是極為復雜,難以完全理解,因為許多并發癥是由電路層面的功能和整合問題引起的。由于我們只能以最不具侵入性的方式監測活動,而且人腦的發育窗口很長,因此對人體的直接工作受到嚴重限制。患者衍生的培養細胞只能回答神經元功能障礙的基本問題,因為它們永遠無法發育成功能齊全的電路。此外,其他動物的疾病模型可能不會表達與人類相同的特定功能障礙,因此它們也是一個不完美的系統。


2015年,斯坦福大學的研究人員開始生成神經組織的三維細胞簇,被稱為皮質器官。這些器官作為一種體外分析人類疾病的方法很有前途,因為它們發展成了分化的細胞類型(包括膠質細胞)。它們還顯示出與體內所見相似的活動模式,因此,至少在局部水平上可以觀察到更多的電路級功能障礙。然而,人們一直要求使用這些干細胞衍生的器官來研究完全完整的神經系統中的電路功能。

 

在這項最新研究中,他們終于能夠將這些器官移植到發育中的大鼠神經系統中,讓人體組織充分分化和發育,與周圍的大鼠組織融合。為了進一步評估植入物揭示與體內已知病癥相關的表型變化的能力,Pa?ca的團隊將健康細胞系的hCOs以及患有神經發育疾病蒂莫西綜合癥(TS)的細胞植入大鼠體內。TS細胞表現出樹突形態的改變,與其他方法觀察到的一致,表明這種方法對于檢查大腦功能和發育的遺傳性疾病是可行的。因此,現在可以在研究神經系統疾病的過程中實施一種體內模型,該模型可以利用患者衍生的細胞與完全形成的神經系統相結合。

 


 

參考文獻:

  • Maturation and circuit integration of transplanted human cortical organoids (https://www.nature.com/articles/s41586-022-05277-w)

  • Human brain cells transplanted into rat brains hold promise for neuropsychiatric research (

    https://med.stanford.edu/news/all-news/2022/10/human-rat-brain-neuron.html)


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