它们只有一粒米那么大，但它们在研究人类大脑的最后前沿领域开辟了新的领域。荷兰研究人员成功地用人类胎儿的部分组织制造出了能够持续生长的微型大脑。该研究表明，这些类器官包括几种细胞类型，并按照同样由内部生成的蛋白质形成的结构进行扩展。这项研究提供了一种新的方法来研究大脑的功能，并在适当的时候，研究包含人类思想的器官的病理，如癌症。

传统上，科学家们使用不同的方法来模拟组织的生物学，研究它们的功能和它们形成的器官的功能，以及相关的病理。他们通过培养细胞系、血细胞、肝细胞、神经元等来做到这一点。或者用实验动物做模型。几年来，科学家们也一直在研究类器官，这是一种具有许多器官形态、发育甚至功能特征的3D微型器官。这一突破是使用干细胞的结果。类器官可以直接由特定组织的细胞形成，但研究人员也在使用多能干细胞(成体)或胚胎干细胞将这些细胞发育成待研究的器官。

荷兰的Hubrecht研究所和公主Máxima儿童肿瘤学中心的研究人员现在已经开发出一系列类器官，这些类器官不是来自单个干细胞，而是来自人工流产后捐赠的用于研究的人类胎儿组织。为了培育微型器官，其他方法将原始组织分解成单个细胞。在这项发表在科学杂志《细胞》(Cell)上的研究中，研究小组发现，它们可以通过提高三维结构来自我组织，而不是处理部分胎儿脑组织。

这项研究的合著者Delilah Hendriks博士在一封电子邮件中解释了他们所取得的成就:“这些类器官来自组织的事实意味着我们可以在体外研究发育中的人类大脑。”这项研究展示了这些脑浆液产生的蛋白质是如何排列形成细胞外基质的，其余的脑细胞在这种结构上繁殖，直到它们变成一粒米那么大。“此外，与现有的模型相比，它们可以在体外繁殖，这意味着我们可以从一小部分胎儿组织中产生多个类器官，而这些类器官反过来又可以产生更多，这不仅有利于可重复性，而且使其成为基因工程的有力工具，特别是在脑癌建模的背景下，”亨德里克斯补充道。

这是他们工作的第二部分。利用CRISPR基因编辑技术，他们将TP53(一种已知的致癌基因)的缺陷引入到类器官的几个细胞中。三个月后，tp53缺陷细胞的数量完全超过了健康细胞。这种增强的复制能力是癌细胞的典型特征。然后，他们使用相同的基因编辑技术进行完全相反的操作，使与胶质母细胞瘤(最具侵袭性的脑肿瘤)相关的三个基因失活。“我们设法同时使所有3个基因失活。这意味着我们能够使用CRISPR在TP53、PTEN和NF1中引入完全缺失突变来设计突变的类器官，”Hendriks总结道。

从胎儿组织中提取的类器官持续生长了6个多月，这使得科学家们能够继续从单个组织样本中创造出许多类似的类器官。与此同时，胶质母细胞瘤基因发生变化的微型肿瘤也能够在保持相同突变组合的情况下繁殖。这可以用于对相同的类器官进行重复实验，从而提高其结果在未来研究中的可靠性和可重复性。

“来自胎儿组织的脑类器官是研究人类大脑发育的有价值的新工具。我们现在可以更容易地研究发育中的大脑是如何扩张的，并观察不同细胞类型及其环境的作用，”公主Máxima中心小组的负责人Benedetta Artegiani在一份声明中解释说。“我们新的组织衍生的大脑模型使我们能够更好地了解发育中的大脑如何调节细胞的身份。这也有助于理解这个过程中的错误如何导致小头症等神经发育疾病，以及其他可能由发育受损导致的疾病，包括儿童脑癌，”研究人员补充道。

来自以色列魏茨曼科学研究所多能细胞和体外胚胎发生研究实验室的Jacob Hanna教授评价了这项研究的结果:“这很重要，因为它可能提供了在实际大脑形成过程中发生的大脑发育的线索，而不是依赖于胚胎干细胞衍生的组织，”他告诉SMC新闻部。与此同时，国家生物技术中心(CNB-CSIC)的研究员Lluís Montoliu呼吁谨慎:“类器官并不等同于它们所模拟的器官。这既不是在复杂性上，也不是在细胞类型的多样性上。这就是为什么我们在解释研究中使用类器官所获得的结果时应该保持谨慎的原因。”