類人腦移植入新生大鼠！史丹佛新研究有望成為新興人腦疾病研究平台

類人腦（brain organoid）為一個極具發展潛力的體外研究平台，可用於模擬人體發育及疾病學。近期一篇刊登於 Nature 期刊的文獻展現透過移植微型類人腦結構至小鼠腦中，可以成功發送信號並使老鼠鬍鬚對周遭環境變化產生反應。此研究結果顯示人類幹細胞生長的神經元能與活體嚙齒動物的神經細胞相互作用，有望成為未來人類大腦疾病療法的試驗方法。

移植「類人腦」入新生大鼠

美國史丹佛大學的研究團隊利用人類幹細胞培養出皮質類器官（cortical organoids）結構，並將其注射移植至新生、無胸腺大鼠腦內的體感皮質層中，期望人類細胞會跟隨老鼠自身的細胞生長。研究團隊注射的體感皮層區域為大鼠鬍鬚感官接受的部位，能將訊號傳送至其他信號解讀的大腦區域。

人類腦細胞的成熟速度比大鼠細胞慢許多，研究人員至少需等上 6 個月才能讓類器官完全融入大鼠的大腦中。而根據研究結果顯示，大鼠腦內的人體移植幹細胞最終成功生成出成熟細胞，並可與感覺、動覺相關的迴路連結。研究團隊還透過 MRI 檢測移植後的類器官生長情形，並也利用單核分析（sigle-nucleus profiling）觀察皮質生成的情形。當研究團隊刺激老鼠鬍鬚時，其感覺皮層中的人體細胞會有所反應，顯示這些細胞已能有效獲取感覺訊息。

另外，為展現此研究對於疾病研究的前景，研究團隊還自三名患有與心臟、自閉症有關的罕見疾病提摩西症候群（Timothy Syndrome）患者的幹細胞中培養出類大腦器官，並期望會誘導與自閉症相似的症狀。而儘管此細胞與其他類大腦器官看似無異，但當移植至大鼠腦內時，卻無法生長得如同健康類大腦器官那般大，其神經元也無法以同樣的方式放電。

被推上道德倫理浪尖的研究

然而，此類研究在許多人看來仍是有道德疑慮的，無意間創造齣嚙齒動物/人類的雜交種的可能性可能將傷害到動物。2021 年，美國國家科學院（National Academies of Sciences）聯合工程院、醫學院發布了一份報告，指出類人腦仍過於原始，無法產生意識；然而若要產生人類智能或其他能力仍需要監管規範。而對此，研究團隊指出其類人腦移植手術並無導致大鼠癲癇發作，或產生記憶障礙等問題，也似乎無顯著改變動物的行為。

值得一提的是，將人類的類大腦器官移植到老鼠的實驗並非新聞，早於 2018 年神經科學家 Rusty Gage 與其研究團隊就已完成此創舉，只是類大腦器官是移植到成年小鼠而非新生幼鼠。不過由於新生幼鼠的大腦比成年動物更具可塑性，將能更好地接受新細胞。的此研究成果令許多分子生物學家十分振奮，儘管移植程序昂貴又複雜，無法成為各實驗室的標準研究工具，但是為深入探索大腦複雜性的重要一步。

延伸閱讀：不需精卵結合！小鼠幹細胞生成胚胎有發育成任何器官潛力