类大脑的作用和伦理问题(1)
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美国俄亥俄州立大学的生物化学和药理学教授阿南德近日在美国佛罗里达州举办的军事卫生系统研讨会上宣称，他们已经在培养皿中培育出近乎完整的大脑，它相当于5周胎儿大脑的成熟度。虽然这个大脑只有铅笔的橡皮擦头大小，但却包括了人类胎儿大脑中存在的99%的基因。
类器官中的No.1
阿南德等人培育的大脑其实是类器官中的一种，但在重要性上却是位居第一的类器官。类器官是干细胞研究的直接成果之一，因为利用各种干细胞可以培育出种种类器官，供生命、医药研究之用，而且可以成为临床治疗许多顽症的一种重要和有效的手段。
由干细胞培育出来的类器官是一种微型器官，它们具有器官的某些功能。如果以器官的功能和作用来审视，大脑无疑是最重要的一种类器官，因为它是生物的指挥和行为中心。
根据阿南德等人的介绍，培育类大脑的过程似乎比较轻松。一开始，研究人员把成人皮肤细胞转化成诱导的多能干细胞(IPS)，这种细胞可以重编程成任何人体组织。
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但是，由于人类大脑的复杂性，阿南德等人一直不能培育出大脑组织。于是，他们改进技术，把能够发育成神经组织的细胞区分和提取出来，放在一个模拟子宫环境的装置中进行培育。
经过12周培养，长成了相当于5周大的胎儿的完整大脑。通过高分辨成像观察这个培育出的类大脑可以发现，它具有功能神经元、轴突、树突、星形胶质细胞、少突胶质细胞和小胶质细胞，同时激活了大脑中具有典型兴奋和抑制功能的神经细胞的标记。
此外，这个类大脑还连接了脊髓，有信号传导甚至视网膜组织。
类大脑的意义
根据形态标准，这个类大脑具有与真正的大脑相似的完整的组织形态和各种神经元，因此阿南德认为这是一颗完整的大脑。过去，研究人员曾培养出近似9周大胎儿的脑组织，但不是完整的大脑。
当然，这次的类大脑也并非完整意义的大脑，因为发育成5周大的胎儿大脑一般需要培育15周时间，但现在只培育了12周，而且只具有人类胎儿大脑中存在的99%的基因。不过，如果让这个类大脑继续发育到16～20周，可能会发育和补齐缺失的1%基因。
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但是，继续培育更成熟的大脑需要血液供应，阿南德承认他们的研究团队尚无这种能力。最好的办法是，制造一个人造心脏来供血，以帮助这个类大脑进一步发育，如此就有可能让这个类大脑发育更成熟，成为拥有完整的人类大脑基因的类大脑。
当然，这只是估计，研究人员能否培育出像真正的胎儿大小一样、功能完备的大脑还是一个未知数，但是，其意义也非常巨大。
这个类大脑培育出来最大的意义是避开了使用胚胎干细胞的局限和争论。具有全能分化的胚胎干细胞是研究人员所心仪的生物医学原材料，因为胚胎干细胞可以分化为各种组织和器官，具有货真价实的质量。但是，胚胎干细胞的伦理争议最大。当今世界上无论哪个国家的研究人员都不敢越雷池一步，即使利用人的胚胎干细胞进行研究，也只能限于14天的胚胎，此后就要销毁胚胎，这是各个国家人类胚胎干细胞研究伦理的基本准则。如果用人的胚胎干细胞培养出人的各种器官，显然会超过14天，是对这一伦理原则的违背。
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所以，阿南德等人的研究采用的是成人的皮肤细胞，并生成诱导的多能干细胞，回避了人类胚胎干细胞的伦理争议，这实际上是一个非常巧妙的研究途径和方式。
类大脑的作用
相当于5周大胎儿的类大脑有什么作用？阿南德提供的答案是，这个大脑模型能进行药物试验。在药物上市前必须进行临床人体一至三期试验，在进行人体试验之前，可以用这种类大脑检测研发的新药，其次可以利用这种类大脑对中枢神经系统疾病，如阿尔茨海默病(老年性痴呆)、帕金森病等进行研究，包括这些疾病的大脑生物学原因、病理和环境对大脑影响的研究。
在阿南德等人培育出类大脑之前，能够利用的技术是用干细胞培育出神经细胞来治疗帕金森病或阿尔茨海默病，但是迄今也只是进入动物试验阶段。以帕金森病为例，该病的部分发病原因被视为大脑中的多巴胺神经元受损，这类神经细胞不能制造传递神经信号的物质多巴胺。对帕金森病死亡患者的解剖发现，中脑黑质多巴胺(DA)能神经元有广泛变性死亡、纹状体DA含量显著性减少以及黑质残存神经元胞质内出现嗜酸性包涵体(路易小体)。
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由于多巴胺能神经元受损，不能制造多巴胺，病人表现为一侧肢体震颤或活动笨拙，进而发展到对侧肢体，出现静止性震颤、运动迟缓、肌肉强直、姿势步态障碍和身体僵硬。而且，帕金森病患者还出现抑郁、便秘和睡眠障碍等非运动症状。这些也是大脑神经元受损的后果。用诱导多能干细胞培育出多巴胺能神经元并移植到患者大脑中就成为一种有希望的治疗方法。
2012年，日本京都大学诱导多能干细胞研究所的高桥淳研究小组在美国《干细胞》杂志发表文章称，该研究小组从猴子受精后1周的受精卵内侧取出一部分细胞进行培养，制作成胚胎干细胞，再让胚胎干细胞生长42天，使其生长为神经细胞，然后再将这些细胞制作成含有35%的能够分泌多巴胺的神经细胞团块。
此后，把这些细胞团块分别移植到4只患有帕金森病的猴子脑内。6个月之后，猴子的手足震颤都消失了，从原先抱着笼子不能活动的瘫痪状态变为能够在笼子中来回走动。检查发现，猴子的脑中长成了新的多巴胺能神经元。
2013年，高桥淳研究小组又利用一只猴子的诱导多能干细胞培育出多巴胺能神经元，对同一只猴子进行自体移植以及对其他猴子进行异体移植试验，3个月后观察猴子脑部变化，结果显示，接受自体移植的猴子几乎未出现排异反应，并且改善了其帕金森病症状。但在接受异体移植的猴脑内，一部分移植的细胞因排异反应而死亡。这说明，用自体细胞诱导生成干细胞，再定向培育成多巴胺能神经元可以避免免疫排异反应，有效治疗帕金森病。, 百拇医药(杨雄雄)