我们的大脑如何工作?连接实验室培育的脑细胞产生新见解

我们的大脑如何工作?连接实验室培育的脑细胞产生新见解 东京大学工业科学研究所的研究人员发现,为实验室培育的"大脑器官"提供与真实大脑类似的连接,可以促进其发育和活动。资料来源:东京大学工业科学研究所神经研究的进展研究大脑发育和功能的确切机制具有挑战性。动物研究受到物种间大脑结构和功能差异的限制,而实验室培育的脑细胞往往缺乏人脑细胞特有的连接。更重要的是,研究人员越来越意识到,这些区域间的连接及其形成的回路,对于我们人类的许多大脑功能非常重要。以前的研究曾试图在实验室条件下创建大脑回路,这推动了这一领域的发展。东京大学的研究人员最近找到了一种方法,可以在实验室培育的"神经器官"(一种实验模型组织,将人类干细胞培育成模仿大脑发育的三维结构)之间建立更多生理连接。研究小组通过轴突束将有机体连接起来,这与活体人脑中各区域的连接方式类似。通过创新增进理解该研究的共同第一作者杜恩基(Tomoya Duenki)说:"在实验室条件下生长的单神经器官中,细胞开始显示出相对简单的电活动。当我们用轴索束连接两个神经器官组织时,我们能够看到这些双向连接是如何促进器官组织之间活动模式的产生和同步的,这与大脑内两个区域之间的连接有一定的相似性。"与轴索束相连的大脑器官组织比单个器官组织或使用以前的技术相连的器官组织显示出更复杂的活动。此外,当研究小组使用一种被称为光遗传学的技术刺激轴索束时,类器官的活动也会发生相应的变化,类器官会在一段时间内受到这些变化的影响,这一过程被称为可塑性。研究的资深作者 Yoshiho Ikeuchi 解释说:"这些发现表明,轴索束连接对于复杂网络的发展非常重要。"值得注意的是,复杂的大脑网络负责许多深层次的功能,如语言、注意力和情感。"鉴于大脑网络的改变与各种神经和精神疾病有关,因此更好地了解大脑网络非常重要。对实验室培养的人类神经回路进行研究,将有助于我们更好地了解这些网络在不同情况下是如何形成并随时间发生变化的,从而改进治疗这些疾病的方法。编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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实验室培育的大脑符合伦理道德吗?科学家认为答案是毋庸置疑的 广岛大学人文与社会科学研究生院的研究人员就类脑研究中固有的复杂性提出了宝贵的见解,为围绕这一创新生物技术的持续讨论做出了重要贡献,并为在追求科学进步的过程中做出知情决策以及法律和伦理管理铺平了道路。他们的论文发表在3月4日的《EMBO Reports》上。脑器官组织是由干细胞衍生的三维人类脑组织,能够发育成多种不同类型的细胞。它们在实验室环境中复制了人脑的复杂性,使研究人员能够研究大脑发育和疾病,希望获得重要的见解,并取得创新性的医学进步。 传统上,脑器质性组织是从多能干细胞中培育出来的,多能干细胞是胚胎早期发育的一种特别强效的亚型细胞,但现在的新技术使从人类胎儿脑细胞中生成这些器质性组织成为可能。然而,这种方法带来了有关脑器官组织的更激烈的法律和伦理争论在传统的器官组织研究中,这种争论已经很激烈了。广岛大学副教授、该研究的第一作者泽井勉(Tsutomu Sawai)说:"我们的研究试图揭示以前经常被忽视的伦理困境和法律复杂性,这些困境和复杂性出现在高级类器官研究和使用胎儿组织的交叉点上,而胎儿组织主要是通过选择性流产获得的。"该研究强调,亟需建立完善的全球统一监管框架,以应对胎儿脑器官(FeBO)研究中复杂的伦理和法律问题。论文强调了知情同意协议、围绕类器官意识的伦理考虑、将类器官移植到动物体内、与计算系统整合以及与胚胎研究和堕胎伦理相关的更广泛辩论的重要性。广岛大学研究员片冈雅知说:"我们的计划是在国家和国际层面大力倡导为包括FeBO研究在内的类脑器官研究制定全面的伦理和监管框架。"泽井说:"现在比以往任何时候都更有必要系统地推进伦理和监管讨论,而不是局限于意识问题,这样才能负责任地、合乎伦理地推动科学和医学进步。展望未来,这对研究组合计划继续支持推进围绕类脑器官研究的伦理和监管讨论。通过推动科学和医学领域负责任和合乎伦理的进步,他们的目标是确保所有涉及类脑器官(包括FeBOs)的研究都在优先考虑人类尊严和伦理完整性的框架内进行。编译自/scitechdailyDOI: 10.1038/s44319-024-00099-5 ... PC版: 手机版:

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实验室培育的模型肿瘤可预测特定药物的治疗效果

实验室培育的模型肿瘤可预测特定药物的治疗效果 由人类肠癌细胞形成的类器官三维结构。蓝色表示单个细胞的细胞核,绿色表示将每个细胞粘在一起的蛋白质,红色表示癌细胞的方向  。研究人员在实验室中培育肿瘤,以便在肠癌患者开始治疗前准确预测哪些药物对他们有效。WEHI领导的这项世界首创研究发现,在肿瘤器官组织(由患者自身组织培养而成的三维癌症模型)上进行药物测试,可以显示它们对特定癌症治疗的反应。目前正在根据研究结果开展一项临床试验,该试验将首次验证类器官药物测试是指导肠癌患者选择治疗方法的准确方法,肠癌是澳大利亚致死率第二高的癌症。WEHI领导的研究证明,类器官药物测试可以预测晚期肠癌患者对治疗的反应,准确率高达90%。这项研究是世界上首次使用源自患者的肿瘤器官组织来预先测试现有治疗方案的有效性,并为肠癌患者确定潜在的新疗法。根据这项研究成果开展的临床试验将于今年启动,以评估类器官药物测试能否彻底改变癌症患者的治疗方式。肠癌,又称结肠直肠癌,仍然是全球癌症相关死亡的第二大原因。在澳大利亚,肠癌也是第四大确诊癌症。虽然肠癌如果发现得早可以得到成功治疗,但由于缺乏症状,只有不到一半的患者在初期阶段得到诊断。这意味着患者往往在癌症扩散到身体其他部位后才被诊断出来。尽管治疗肠癌的方法越来越多,但目前预测哪种疗法对每位患者最有效的能力却很有限。肿瘤类器官是一种微型三维癌症模型,尺寸只有沙粒大小。肿瘤器官组织是在实验室中根据患者自身的组织样本培育而成的,它能模拟癌症的特征,包括对药物治疗的敏感性。在发表于《细胞报告医学》(Cell Reports Medicine)的一项具有里程碑意义的研究中,WEHI 的研究人员表明,通过评估肠癌患者的器官组织对特定药物的反应,该技术可以确定对个别肠癌患者最有效的治疗方法。共同首席研究员、肿瘤内科医生彼得-吉布斯教授说,这一发现可以结束目前为患者选择癌症治疗方法的试验和错误过程,并改善他们的生活质量。"吉布斯教授同时也是 WEHI 实验室的负责人,他说:"每次给病人提供无效的治疗,都会让病人损失 2-3 个月的时间。成功治疗的窗口往往是有限的,因此我们必须选择成功几率最高的方案,避免其他不太可能奏效的治疗方法。我们的研究结果表明,类器官药物测试有可能改变癌症治疗的游戏规则,通过改进治疗选择,有可能彻底改变个性化医疗和临床医生与患者之间的护理"。由于可以从一个患者组织样本中培育出数百个器官组织,因此可以在实验室中测试各种不同的治疗方案。"许多晚期肠癌患者只有一到两次治疗机会。在开始治疗前了解什么方法最有可能奏效,将对他们的生存结果和生活质量产生重大影响,"吉布斯教授说。左起:彼得-吉布斯教授、奥利弗-西伯副教授和谭涛博士。作为研究的一部分,30 名肠癌晚期患者的器官组织被用于在临床可行性试验中对化疗药物进行预试验。该研究的通讯作者、WEHI 实验室主任奥利弗-希伯(Oliver Sieber)副教授说,看到这项研究取得令人鼓舞的成果,对团队来说是一个突破性的时刻,验证了团队五年多来的研究成果。"西伯副教授说:"如果一种药物对肿瘤类器官没有作用,那么这种治疗对病人也没有作用,反之亦然。我们的研究表明,类器官药物检测能够预测研究患者的治疗反应,准确率高达 83%。重要的是,预先测试显示出无效疗法的准确率超过 90%"。研究人员还利用有机体来测试不常用于肠癌患者的化疗药物的有效性。他们发现两名患者的器官组织对一种常用于治疗乳腺癌和膀胱癌的药物很敏感。"我们不仅首次证明了类器官药物试验可以预测患者对肠癌治疗的反应,而且还在试验中为患者找到了新的治疗方案。这就是这项令人难以置信的技术的力量"。一名研究人员手持装有实验室培育的器官组织的托盘,器官组织只有沙粒大小。合作试验这项研究的第一作者陶坦(Tao Tan)博士正在将研究成果转化为临床试验,今年将在维多利亚州的多家医院展开。这项研究将由澳大利亚癌症协会和斯塔福德-福克斯医学研究基金会(Stafford Fox Medical Research Foundation)资助,研究人员希望招募最近被诊断出患有肠癌的患者,以评估他们的肿瘤器官组织能否准确预测个人对治疗的反应。这项题为"基于患者衍生肿瘤类器官的转移性结直肠癌标准疗法预测性测试统一框架"的研究发表在《细胞报告医学》(Cell Reports Medicine)上。这项研究得到了澳大利亚胃肠道试验小组(AGITG)、斯塔福德-福克斯医学研究基金会、澳大利亚癌症协会、北京基因组研究所、维多利亚州癌症理事会维多利亚州癌症生物库和维多利亚州政府的支持。 ... PC版: 手机版:

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研究人员在实验室中培育出了与真实睾丸非常相似的器官组织

研究人员在实验室中培育出了与真实睾丸非常相似的器官组织 器官组织是实验室培育的三维微型器官,主要来源于干细胞,它开辟了模拟器官模型的新途径,包括研究疾病状态和测试治疗药物。在过去十年中,我们已经看到了微型大脑、心脏、肺、胃和结肠,它们的复杂性和功能都在不断提高。不过,目前还没有模拟睾丸的类器官。以色列巴伊兰大学(Bar-Ilan University)的研究人员改变了这一现状,他们从新生小鼠细胞中培育出了睾丸(这是单个睾丸的意思)器官组织,并生成了与真实睾丸相似的结构。该研究的通讯作者尼赞-戈宁(Nitzan Gonen)说:"人工睾丸是一种很有前景的睾丸发育和功能基础研究模型,它可以转化为治疗性发育障碍和不育症的应用。"睾丸发育功能障碍可导致性发育障碍(DSDs),如今通常被称为双性人,这是一组涉及基因、激素和生殖器官(包括生殖器)的罕见疾病。发育障碍还可能导致男性不育,而人们对其背后的遗传和环境机制知之甚少。研究人员从新生小鼠睾丸而非胚胎睾丸入手。与新生睾丸相比,胚胎睾丸的可用睾丸细胞更少。研究中使用的小鼠经过基因工程改造,研究人员可以跟踪 Sertoli 细胞的存在和状态,Sertoli 细胞对睾丸的形成、精子的产生和发育(精子形成)至关重要。研究人员从四至七天大的小鼠身上采集了整个睾丸;将未成熟的睾丸细胞离解成单细胞,并在含有睾丸中正常存在的因子的培养基上重新组合。研究人员使用3D培养系统来支持更好的睾丸类器官形成和维护。到了第二天,细胞已经形成了清晰的器官样组织,并在九周的时间里继续增大,直至崩溃。睾丸由两个主要部分组成:睾丸索(后来成为产生精子的曲细精管)和间质区(曲细精管的机械支撑区和睾酮产生区)。两者都含有特定类型的细胞。21天后,器官组织包含了所有主要的睾丸细胞类型,包括Sertoli细胞,其组织方式与真正的睾丸非常相似。Sertoli细胞形成了许多类似于精曲小管的管状结构。胚胎细胞培育出的有机体图像,显示第 14 天时管状结构的形成尽管使用从新生小鼠身上采集的新生细胞制造睾丸器官组织相对方便,但研究人员还是尝试使用胚胎细胞,因为胚胎细胞需要从怀孕的雌性小鼠身上采集。他们的想法是这样的:新生儿细胞的用途有限,因为许多与睾丸发育和功能障碍有关的疾病都发生在胚胎阶段。利用同样的技术,他们成功地从胚胎小鼠细胞中培育出了睾丸器官组织,其管状结构比新生儿细胞培育的器官组织更加清晰。当研究人员尝试使用成年睾丸细胞时,却无法形成类器官。虽然睾丸器官组织未能产生精子,但有迹象表明这是有可能的。精子形成是一个漫长的过程,精子干细胞经过减数分裂(细胞分裂)形成精母细胞,再发育成成熟的精子。研究人员发现,器官组织中减数分裂标记的低水平表达似乎与时间有关,主要是在第21天到42天之间,这可能表明在器官组织培养的后期阶段存在少量完全成熟的精子。器官组织与真实的睾丸非常相似,这意味着它们可以用来促进我们对性别决定机制的了解,并为男性不育症提供解决方案。今后,研究人员计划利用人体样本生产类器官。例如,用人体细胞制造的睾丸类器官可以帮助正在接受癌症治疗的儿童,因为癌症会损害他们产生功能性精子的能力。他们设想收获未成熟的精子细胞,然后将其冷冻起来,用于制造可育精子的类器官。这项研究发表在《国际生物科学杂志》上。 ... PC版: 手机版:

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《兽化实验室.apk》

《兽化实验室.apk》 简介:兽化实验室.apk可能是一款围绕兽化主题展开的游戏,玩家或许在实验室场景中进行各种兽化实验或与兽化生物相关的冒险。游戏中可能有收集兽化材料、培育兽化生物、探索神秘实验室等玩法,玩家通过完成任务解锁新内容,体验独特的兽化冒险 标签: #兽化实验室 #冒险探索游戏 #兽化主题游戏 #生物培育游戏 文件大小 NG 链接:https://pan.quark.cn/s/d7d0f86f97f8

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世界最强AI实验室诞生:谷歌大脑与 DeepMind 宣布合并 合并后的 Google DeepMind 将由 DeepMind 首席执行官 Demis Hassabis 领导,谷歌大脑负责人 Jeff Dean 将担任 Google DeepMind 和谷歌研究院的首席科学家。 谷歌大脑开发了当今最重要的神经网络架构 Transformer 和开源机器学习框架 TensorFlow;DeepMind 创造了战胜人类顶尖围棋选手的 AlphaGo 和预测了几乎全球所有蛋白质结构的 AlphaFold。 称,长期以来谷歌一直将谷歌大脑和 DeepMind 视为独立的团队,尽管它们在AI研究的部分领域存在很大重叠。这种模式有时会在双方领导者之间造成紧张关系,因为部门间会夺资源。

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实验室安全,再怎么强调也不为过。

实验室安全,再怎么强调也不为过。 前两年NEJM发过一个文章讲了一起实验室事故,法国一名女性研究员在实验室意外暴露七年多之后,确诊了克雅氏病。克雅氏病(Creutzfeldt-Jakob disease)是一种罕见的脑部疾病,由朊病毒感染引起的,没有根治办法,潜伏期约10年,确诊后平均存活时间是6个月。这名患者Émilie Jaumain于2017年出现症状,最早是右肩和颈部疼痛,然后疼痛扩散至右半身。在2019年1月,她出现了抑郁、焦虑、记忆障碍和幻视,并于当年6月份去世。通过尸检的神经病理学检查,最终证实了她变异型克雅氏病的诊断,她的临床和病理特征与法国此前27例该病的患者相似。 由于克雅氏病的发病非常罕见,因此研究人员追溯了她的职业暴露史。2010年,当时24岁的Jaumain在法国INRAE(国家农业、食品和环境研究所)下属的一个朊病毒研究实验室工作,主要处理小鼠的大脑冷冻切片(该转基因小鼠可表达朊病毒)。然而有一次她在处理标本时,弯钳穿透了两层乳胶手套,把她手指扎出血了。正是这一次在实验室的职业暴露,导致Jaumain在33岁就离开了人世。Jaumain去世后,她的家人以过失杀人和危及生命罪起诉了INRAE。律师认为实验室存在过失,Jaumain没有接受过处理危险朊病毒或应对事故的训练,也没有让她戴金属网+外科手术的双层手套。 后来事件调查发现,类似Jaumain的事故并非独一无二,法国在过去十年当中,一百多名科研人员至少发生了17起事故,其中5人被受污染的注射器或刀片刺伤。同一实验室的另外一名科研人员在2005年也出现过和Jaumain一样的朊病毒暴露,幸运的是迄今为止没有出现克雅氏病。 之所以反复强调实验室安全,一方面是为了保护科研人员,因为他们所接触的一些试剂是有毒有害的,可能需要接触各种病毒、细菌或者与有攻击性的动物打交道,因此需要严格培训。以最基础的实验之一Western Blot为例,WB在配胶过程中所用到的一些试剂就有一定毒性,比如SDS和TEMED。我自己以前实验室做的是阿尔茨海默病研究,也需要解剖小鼠大脑,在进组前有严格的培训,所有涉及到动物实验的研究人员(包括学生)需要抽血进行一些抗体检测,另外学校会统一购买保险,确保学生在出现事故或灾害后能获得赔偿。而实验室安全,更重要的目的是保护公众,尤其是一些处理危险病毒的医学和生物学实验室。过去几十年来各个国家有过不少实验室泄露事件发生,有一部分还造成了小规模的公众感染,而这些意外事件大多数本是可以避免的。 最后,对于大学/医院/研究所而言,广大硕博和青年科研人员无疑处于劣势,也没有多大话语权,但他们其实才是科研的主力。他们的毕业和晋升很大程度都由上级决定,正是圈子内自嘲的「科研民工」。尤其是现在三甲医院的一些博士和博后,科研和临床压力都很大,这种优胜劣汰非常残酷,也不是中国独有的,但只希望能够让他们有更加安全的实验室环境。

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