類器官發育“時間表”不同于真實大腦

　　奧地利科學技術研究所研究團隊首次建立小鼠大腦皮層類器官模型，并通過與真實小鼠大腦進行比較發現，兩者雖然形成了相似的細胞群體并遵循相似的分子發育程序，但神經元形成等關鍵過程的時間順序存在明顯差異。相關研究發表于新一期《自然》雜志。

　　培養13天的兩個小鼠大腦皮層類器官。類器官外緣可見呈團塊狀分布的大腦皮層“玫瑰花環”結構，這是類器官中真正類似于發育中大腦部分結構的區域。圖片來源：奧地利科學技術研究所

　　培養皿里的類器官究竟有多像真實器官？為了回答這一問題，團隊建立了穩定的小鼠干細胞系，并開發出一種穩定、可重復的小鼠大腦皮層類器官培養方法。隨后，他們將不同發育階段的類器官與真實小鼠大腦進行比較，通過單細胞測序分析兩者的細胞類型、數量以及出現和消失的時間。

　　結果顯示，在研究涉及的發育階段，類器官與真實小鼠大腦中出現了非常相似的細胞群體，兩者也遵循相似的分子發育程序。也就是說，類器官在很大程度上走上了與真實大腦相似的發育道路。然而，兩者在發育“時間表”上存在差異。

　　在真實小鼠大腦中，皮層干細胞的發育具有嚴格的時間順序。最初，干細胞通過對稱分裂不斷增殖，隨后轉變為不對稱分裂，產生神經元。神經元生成完成后，膠質細胞才開始出現。因此，大腦發育的不同階段依次進行。

　　而在類器官中，雖然能夠產生相應的細胞類型，但神經元發育的時間順序并未完全按照真實大腦的節奏推進。它能夠按照大致的發育程序前進，卻缺少真實大腦中更加精確的時間調控。

　　團隊認為，這種差異可能與類器官缺少真實大腦中的干細胞微環境有關。真實大腦中，干細胞會受到鄰近細胞、血管、信號分子、生長因子以及機械信號等多種外部因素調控。而培養皿中的類器官主要依靠自身的自組織能力形成，缺少這些來自外部環境的調節信號。

　　這項研究有助于確定哪些大腦發育機制可利用類器官進行研究，以及類器官模型在哪些方面仍存在局限。