依托行業(yè)領(lǐng)先的成像技術(shù)，布魯克助力神經(jīng)研究取得新突破
【化工儀器網(wǎng) 廠商報道】10月18日，斯坦福大學(xué)的研究團隊首次將干細胞衍生的人類皮質(zhì)器官(hCOs)成功移植到發(fā)育中的大鼠體感皮層，其研究項目“移植人類皮質(zhì)器官的成熟發(fā)育和腦電路成功整合”于2022年10月12日在《自然》雜志上發(fā)表，文章證明了人類衍生的細胞能夠完全整合到大鼠的神經(jīng)系統(tǒng)。
據(jù)悉，斯坦福大學(xué)的團隊能夠使移植的細胞與發(fā)育中的大鼠組織一起生長和分化，產(chǎn)生強大的細胞多樣性，并在整個大腦中建立功能連接。他們使用多種方法監(jiān)測這些hCO植入物的發(fā)展和功能。為了確認植入物的位置和生長狀況，他們使用布魯克BioSpec 7T MRI 系統(tǒng)對移植的大腦進行成像。
在這一過程中，一旦hCO移植被確認并允許細胞生長后，他們就使用布魯克Ultima 2Pplus多光子顯微鏡設(shè)備探測完全整合的人類細胞的感觀反應(yīng)。研究人員結(jié)合電生理記錄和光遺傳刺激，證明這些hCO移植與嚙齒動物大腦的其他部分的形成了真正腦電路融合。這為簡化在腦電路水平上測量人類神經(jīng)系統(tǒng)疾病奠定了基礎(chǔ)，實現(xiàn)了技術(shù)上的突破。
人類的神經(jīng)系統(tǒng)疾病是極為復(fù)雜，由于許多并發(fā)癥是由腦電路層面的功能和整合問題引起的，所以難以完全理解。因為研究者只能以最不具侵入性的方式監(jiān)測活動，而且人腦的發(fā)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(yǎng)細胞只能回答神經(jīng)元功能障礙的基本問題，無而法發(fā)育成功能齊全的電路。
2015年，斯坦福大學(xué)的研究人員開始培養(yǎng)神經(jīng)組織的三維細胞簇--皮質(zhì)器官。這些器官作為一種體外分析人類疾病的方法研究的前景十分廣闊，因為其發(fā)展成為了分化的細胞類型(包括膠質(zhì)細胞)。它們還顯示出與體內(nèi)所見相似的活躍模式，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，使用這些干細胞衍生的器官來研究完整的神經(jīng)系統(tǒng)中的電路功能的需求一直非常強烈。
為了進一步評估植入物揭示與體內(nèi)已知病癥相關(guān)的表型變化的能力，研究團隊將健康細胞系的hCOs以及患有神經(jīng)發(fā)育疾病蒂莫西綜合癥(TS)的細胞植入大鼠體內(nèi)。TS細胞表現(xiàn)出樹突形態(tài)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(fā)育的遺傳性疾病是可行的。因此，在活體內(nèi)，利用人類產(chǎn)生的細胞與一個完整的神經(jīng)系統(tǒng)融合來研究神經(jīng)障礙的模型已經(jīng)完成。
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