科学家发现小胶质细胞在大脑发育过程中的关键功能

科学家发现小胶质细胞在大脑发育过程中的关键功能研究人员通过研究实验室培育的脑器官组织，发现了小胶质细胞在大脑发育过程中的重要作用。这项研究的重点是小胶质细胞对胆固醇的调节，它为大脑生长和治疗神经系统疾病的潜在方法提供了新的视角。(实验室培育的微型脑器官模型的艺术家概念图）。这项研究标志着人类脑器官组织的发展实现了重大飞跃，并有可能极大地影响我们对大脑发育和疾病的理解。这项题为"iPS细胞衍生的小胶质细胞通过胆固醇转移促进大脑类器官成熟"的研究于2023年11月1日发表在《自然》（Nature）杂志上。类器官研究的突破为了研究小胶质细胞在人类早期大脑发育中的关键作用，弗洛伦特-金豪斯（FlorentGinhoux）教授领导的A*STAR新加坡免疫学网络（SIgN）的科学家们利用尖端技术，在实验室中创造了被称为类器官（organoids）的类脑结构，也被称为"迷你大脑"。这些大脑有机体与人类大脑的发育非常相似。然而，以前的模型缺乏小胶质细胞，而小胶质细胞是大脑早期发育的关键组成部分。标有线粒体（黄色）、细胞核（品红色）和肌动蛋白丝（青色）的人类干细胞衍生小胶质细胞的超分辨率图像。这些小胶质细胞有助于人脑类器官模型中神经元的成熟。资料来源：A*STAR的SIgN为了弥补这一差距，A*STAR的研究人员设计了一种独特的方案，引入由用于创建脑器官模型的相同人类干细胞生成的小胶质细胞。这些引入的细胞不仅表现得像真正的小胶质细胞，而且还影响了有机体内其他脑细胞的发育。蛋白质组分析和胆固醇的作用A*STAR分子与细胞生物学研究所（IMCB）的拉多斯瓦夫-索博塔（RadoslawSobota）博士和他在新加坡质谱国家实验室（SingMassNationalLaboratoryforMassSpectrometry）的团队采用最先进的定量蛋白质组学方法来揭示蛋白质的变化。他们的分析为了解有机体的蛋白质组成提供了重要依据，进一步证实了研究结果。这项研究的与众不同之处在于发现了小胶质细胞与其他脑细胞相互作用的独特途径。研究发现，小胶质细胞在调节大脑中胆固醇水平方面起着至关重要的作用。研究发现，小胶质细胞样细胞含有含有胆固醇的脂滴，这些脂滴被释放出来，并被器官组织中其他发育中的脑细胞吸收。这种胆固醇交换被证明能显著促进这些脑细胞，尤其是其祖细胞的生长和发育。胆固醇在大脑中含量丰富，约占人体总胆固醇含量的25%。胆固醇对神经元的结构和功能至关重要。胆固醇代谢异常与多种神经系统疾病有关，包括阿尔茨海默氏症和帕金森氏症。为了研究脂质在大脑发育和疾病中的作用，马库斯-温克（MarkusWenk）教授领导的新加坡国立大学医学院（NUSMedicine）生物化学系的研究人员承担了数据采集的重要任务，特别是在脂质组学领域，以便对含有小胶质细胞的大脑有机体内的脂质组成和动态有宝贵的见解。洞察脑细胞的生长和发育利用这些信息，由VeroniqueAngeli副教授领导的新加坡国立大学医学部微生物学与免疫学系的另一个研究小组发现，胆固醇会影响人脑模型中年轻脑细胞的生长和发育。小胶质细胞使用一种特殊的蛋白质来释放胆固醇，当这一过程被阻断时，就会导致类器官细胞生长得更多，从而形成更大的大脑模型。"人们一直都知道小胶质细胞是大脑发育的关键，但对它们的确切作用仍然知之甚少。我们微生物学和免疫学系团队的这一发现尤其具有影响力，因为我们终于了解了胆固醇是如何运输的。"新加坡国立大学医学部免疫学转化研究项目主任Veronique副教授补充说："我们下一步的重点将是研究如何调节胆固醇的释放，以优化大脑发育，减缓或预防神经系统疾病的发生。"分子相互作用的全面分析萨里大学的奥利维尔-塞克斯（OlivierCexus）博士曾就职于A*STAR，他利用蛋白质组和脂质组分析，逐步破解了大脑有机体内复杂的分子相互作用。这为我们深入了解大脑发育过程中的新陈代谢相互关系以及对疾病的潜在影响提供了宝贵的资料。这些共同努力有助于加深我们对小胶质细胞的作用、脑器官内的分子成分及其对人类健康的影响的理解。结论和未来影响研究的主要作者、A*STARSIgN高级首席研究员FlorentGinhoux教授说："了解小胶质细胞在大脑发育和功能中的复杂作用是一个活跃的研究领域。我们的研究结果不仅促进了我们对人类大脑发育的了解，还有可能影响我们对大脑疾病的认识。这为未来研究神经发育疾病和潜在疗法开辟了新的可能性"。这项研究的合著者、KK妇女儿童医院生殖医学部高级顾问、国家医学研究委员会高级临床科学家杰瑞-陈（JerryChan）教授补充说："目前缺乏研究小胶质细胞如何与发育中的大脑相互作用的工具。这阻碍了人们对小胶质细胞相关疾病的了解，而这些疾病在自闭症、精神分裂症以及阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病的早期发展过程中发挥着重要作用。利用同源多能干细胞培育出这些新型小胶质细胞相关脑器官组织，使我们有机会研究小胶质细胞和神经元在大脑早期发育过程中的复杂相互作用。因此，这可能使我们能够研究小胶质细胞在疾病环境中的作用，并提出及时开发新疗法的方法"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398213.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1398213.htm

中国科学家研制出一种新的化学混合物 可使脑组织在冷冻和解冻时不受损伤

中国科学家研制出一种新的化学混合物可使脑组织在冷冻和解冻时不受损伤访问：NordVPN立减75%+外加3个月时长另有NordPass密码管理器冷冻能有效防止有机物分解，但仍会造成损害。当内部的水变成冰时，结晶体会撕裂细胞。这就是为什么冷冻肉类或水果在解冻后会变得有点糊，但更大的问题是，用于移植或研究的冷冻器官或组织也会出现这种情况。在这项新研究中，中国复旦大学的科学家们试验了各种化学物质，看看哪些化学物质可以在冷冻过程中保存活体脑组织。他们首先在脑器质性组织上测试了有希望的化学物质--脑器质性组织是实验室培育的小块脑组织，能发育成不同类型的相关细胞。将有机体浸泡在各种化学物质中，然后在液氮中冷冻24小时。然后在温水中迅速解冻，并检查其功能、生长情况以及随着时间的推移细胞受损的迹象。保护微型大脑效果最好的化学物质将进入下一轮，在类似的冷冻和解冻试验中尝试各种组合。最终，研究人员找到了最有希望的混合物，并将其命名为MEDY，这是以四种主要成分命名的：甲基纤维素、乙二醇、二甲基亚砜和Y27632。研究小组将微型大脑培育到不同的年龄，从四周到三个多月不等，然后将它们冷冻在MEDY中，解冻后继续观察几周。耐人寻味的是，保存在MEDY中的大脑有机体显示出与从未冷冻过的大脑有机体相似的生长和功能模式。令人难以置信的是，有一批在MEDY中冷冻了长达18个月，解冻后仍然显示出类似的抗损伤保护。研究小组还冷冻了从人类癫痫患者身上提取的活体脑组织样本，并发现MEDY保护了这些样本不受损伤。这一过程没有破坏脑细胞的结构，甚至保留了癫痫的病理特征--这一点非常重要，因为这意味着样本可以冷冻起来，以便日后进行研究或分析，而不会因为冷冻过程造成的损害而影响结果。这种新型冷冻技术最直接的影响是，它可以延长大脑器官组织和样本的储存时间，用于生物医学研究，但最终也可以应用于整个大脑和其他组织。这项研究发表在《细胞报告方法》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1431311.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1431311.htm

我国科学家揭示蚁群组成“超有机体”的分子机制

我国科学家揭示蚁群组成“超有机体”的分子机制近日，我国科学家领衔的中外联合研究团队揭示了蚂蚁群体和多细胞生物在发育和演化上的相似之处，为将蚁群视为超有机体的理论找到了证据支持。10月3日，该研究成果正式在国际学术期刊《自然-生态与演化》上线。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1323511.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1323511.htm

科学家将人脑器官移植到成年大鼠体内 它们对视觉刺激有反应

科学家将人脑器官移植到成年大鼠体内它们对视觉刺激有反应移植了人脑器官的大鼠大脑的组织学图像几十年的研究表明，我们可以将单个人类和啮齿类动物的神经元移植到啮齿类动物的大脑中，而且最近，已经证明人类大脑器官可以与发育中的啮齿类动物大脑整合。然而，这些类器官移植是否能在功能上与受伤的成年大脑的视觉系统整合，还有待探索。资深作者、宾夕法尼亚大学神经外科助理教授H.IsaacChen说："我们关注的不仅仅是移植单个细胞，而是实际移植组织。大脑器官有架构；它们有类似于大脑的结构。我们能够观察这个结构中的单个神经元，以更深入地了解移植的器官体的整合情况。"研究人员在实验室里将人类干细胞衍生的神经元培养了大约80天，然后将它们移植到视觉皮层受伤的成年老鼠的大脑中。在三个月内，移植的器官组织已经与宿主的大脑融为一体：血管化，大小和数量增长，发出神经元突起，并与宿主的神经元形成突触。研究小组利用荧光标记的病毒，沿着神经元之间的突触跳跃，检测并追踪类器官和宿主大鼠脑细胞之间的物理连接。Chen说："通过将这些病毒示踪剂之一注入动物的眼睛，我们能够追踪视网膜下游的神经元连接。示踪剂一直到达了类器官。"接下来，研究人员使用电极探针来测量当动物被暴露在闪烁的灯光和交替的白条和黑条下时，类器官内单个神经元的活动。"我们看到，类器官内的大量神经元对特定方向的光线有反应，这给我们提供了证据，表明这些类器官神经元不仅能够与视觉系统整合，而且能够采用视觉皮层的非常具体的功能。"该研究小组对有机体在短短三个月内能够整合的程度感到惊讶。"陈说："我们没有料到这么早看到这种程度的功能整合。已经有其他研究在研究单个细胞的移植，显示即使你将人类神经元移植到啮齿动物体内9或10个月后，它们仍然没有完全成熟。"Chen说："神经组织有可能重建受伤的大脑区域。我们还没有解决所有问题，但这是非常坚实的第一步。现在，我们想了解如何将有机体用于大脑皮层的其他区域，而不仅仅是视觉皮层，而且我们想了解指导有机体神经元如何与大脑整合的规则，以便我们能够更好地控制这一过程，使其更快地发生。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343623.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343623.htm

中国科学家首次在猪体内培育出人源中期肾脏

中国科学家首次在猪体内培育出人源中期肾脏中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员赖良学介绍，供体器官严重缺乏限制了器官移植在临床上广泛应用，基于干细胞的器官异种动物体内培育可能是未来解决这一问题的理想途径。“通过该途径获得的人源化器官不仅将具有更全面的细胞类型和更完善的器官结构与功能，而且由于供体细胞来源于患者自体，将有效避免异种器官或同种异体器官移植中存在的免疫排斥等问题。”赖良学说。此前，实现人源化器官异种体内培育存在诸多技术障碍，导致从猪体内培育人体器官的设想一直没有成功。本次研究利用具有高分化潜能、强竞争及抗凋亡能力的新型人诱导多能干细胞，结合优化的胚胎补偿技术体系，在肾脏缺陷猪模型体内实现了人源化中肾的异种体内培育。在研究中，上述源于人的细胞被注射到猪胚胎中，再将其移植入代孕猪。其中使用的猪模型经过基因改造，缺乏肾脏发育所需基因，从而为移植的人细胞留出空位。该研究严格遵守相关伦理规定以及国际惯例，在3至4周猪胎龄内终止了代孕猪的妊娠。共获得2只胎龄25天、3只胎龄28天的中肾嵌合猪胚胎。中肾指其体内的肾脏已经发育为中期肾脏，即肾脏发育的第二阶段。针对肾脏发育关键功能性基因的免疫荧光染色结果证明，人源供体细胞已分化成为表达这些基因的功能性细胞，说明伴随着胚胎发育，猪胎儿体内的人源供体细胞将能够支持人源化肾脏生成。研究人员表示，这项成果首次证明了基于干细胞及胚胎补偿技术在异种大动物体内培育人源化功能性实质器官的可行性，为利用器官缺陷大动物模型进行器官异种体内培育迈出了关键的第一步，对解决供体器官严重短缺难题具有重要意义。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382569.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382569.htm

科学家在培养皿中创造了一种“微型心脏”类器官

科学家在培养皿中创造了一种“微型心脏”类器官人类的心脏在受孕后大约三周开始形成，通常在这个时期许多女性还没有意识到自己怀孕了。这个因素导致我们对早期心脏形成的复杂细节的了解相对有限。从动物研究中获得的见解并不完全适用于人类，因此慕尼黑工业大学团队创建的类器官对科学界具有重要意义。心脏类器官（心外膜）发育的各个阶段。图片来源：AlessandraMoretti/TUM一个由35000个细胞组成的球该团队与心血管疾病再生医学教授山德拉·莫雷蒂合作，开发了一种利用多能干细胞制造“迷你心脏”的方法。大约35000个细胞在离心机中旋转成球体。在几周的时间内，根据固定的方案将不同的信号分子添加到细胞培养物中。“通过这种方式，我们模仿了体内控制心脏发育程序的信号通路，”亚历山德拉·莫雷蒂解释道。该小组现已在《自然生物技术》杂志上发表了其研究成果。首个“心外膜”所得的类器官直径约为半毫米。尽管它们不泵血，但它们可以受到电刺激并且能够像人类心室一样收缩。Moretti教授和她的团队是世界上第一批成功创建含有心肌细胞（心肌细胞）和心壁外层（心外膜）细胞的类器官的研究人员。在心脏类器官的年轻历史中（第一个心脏类器官于2021年描述），研究人员此前仅使用心肌细胞和来自心壁内层（心内膜）的细胞创建了类器官。“要了解心脏是如何形成的，心外膜细胞起着决定性的作用，”该研究的第一作者安娜·梅尔博士说。“心脏中的其他细胞类型，例如连接组织和血管中的细胞，都是由这些细胞形成的。心外膜在形成心室方面也起着非常重要的作用。”该团队将新的类器官恰当地命名为“心外膜类器官”。亚历山德拉·莫雷蒂教授。图片来源：DanielDelang/TUM发现新细胞类型除了生产类器官的方法外，该团队还报告了第一个新发现。通过对单个细胞的分析，他们确定了最近在小鼠中发现的一种前体细胞是在类器官发育的第七天左右形成的。心外膜是由这些细胞形成的。“我们假设这些细胞也存在于人体内——哪怕只存在几天，”莫雷蒂教授说。这些见解也可能为为什么胎儿心脏能够自我修复提供线索，而成年人的心脏几乎完全不具备这种能力。这些知识可以帮助找到治疗心脏病和其他疾病的新方法。生产“个性化类器官”研究小组还表明，类器官可用于研究个体患者的疾病。研究人员利用来自努南综合征患者的多能干细胞，在培养皿中制备了模拟该病症特征的类器官。在接下来的几个月中，该团队计划使用类似的个性化类器官来研究其他先天性心脏缺陷。由于有可能在类器官中模拟心脏病，未来可以直接在类器官上进行药物测试。“可以想象，此类测试可以减少药物开发时对动物实验的需求，”亚历山德拉·莫雷蒂说。类器官研究是慕尼黑工业大学的重点研究领域研究人员已经为心脏类器官的制造过程注册了一项国际专利。Epicardioid模型是慕尼黑工业大学的几个类器官项目之一。在类器官系统中心，来自不同部门和主席的工作组将进行合作。他们将利用最先进的成像和细胞分析对胰腺、大脑和心脏类器官进行跨学科研究，以研究器官、癌症和神经退行性疾病的形成，并利用人体3D系统实现医学进步。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1369307.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1369307.htm