腦血管病（如腦梗、腦出血）是全球致殘致死的主要原因之一，但傳統(tǒng)研究手段難以模擬復雜病變。近年來，類器官技術(shù)的興起——科學家用干細胞在實驗室培養(yǎng)出**"迷你大腦"**，這些3D結(jié)構(gòu)包含神經(jīng)元、血管等成分，為研究人腦血管病提供全新的研究平臺。

一、如何給"迷你大腦"裝上"血管系統(tǒng)"？

科學家為讓實驗室培育的"迷你大腦"（腦類器官）真正具備人腦功能，正全力攻克"血管化"難題——就像給城市修建供水管網(wǎng)，只有建立血管網(wǎng)絡，才能讓腦細胞獲得營養(yǎng)并排出廢物。血管化腦類器官模型的構(gòu)建方法：有兩種方法，體內(nèi)移植和體外培養(yǎng)。

1 體內(nèi)移植

**操作：**將體外培養(yǎng)的大腦類器官整合到宿主小鼠的大腦中使其成熟，并形成新的有血液流動的功能性血管網(wǎng)絡。

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2 體外培養(yǎng)

①類器官的共培養(yǎng)體系：

首先，研究者使用人誘導多能干細胞先分化為腦類器官，通過內(nèi)皮細胞、成纖維細胞與腦類器官的共同培養(yǎng)，腦類器官表面出現(xiàn)了與內(nèi)皮細胞的整合，減少了細胞的凋亡。

②血管類器官融合：

在人誘導多能干細胞基礎上獨立培養(yǎng)了誘導神經(jīng)祖細胞和誘導內(nèi)皮細胞的細胞球體；隨后混合形成融合球體。融合的腦類器官移植有穩(wěn)健的血管網(wǎng)絡-類神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，并顯示出神經(jīng)祖細胞數(shù)量增加，這與血管調(diào)節(jié)神經(jīng)發(fā)育的可能性一致。

③生物工程技術(shù)：

研究設計并制造了一種 “開放式井” 結(jié)構(gòu)的微流控芯片，血管細胞從微流控通道向類器官培養(yǎng)室伸出血管芽， 形成有序的血管網(wǎng)絡，并與腦類器官相互作用，最終形成整合的神經(jīng)血管類器官。

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二、裝上"血管系統(tǒng)"的"迷你大腦"有哪些應用？

1 助推藥物研發(fā)

血腦屏障就像大腦的"安檢系統(tǒng)"，它能選擇性阻止血液中大部分物質(zhì)進入腦組織。血管化腦類器官技術(shù)結(jié)合微流控平臺一定程度上再現(xiàn)血腦屏障的結(jié)構(gòu)和功能，有助于推動相關(guān)藥物研發(fā)工作的深入開展。

2 探究疾病發(fā)病機制

研究使用患者來源的細胞在體外分化構(gòu)建患者源性類器官，模擬病理狀態(tài)下的腦情況來探究疾病發(fā)病機制。

三、腦類器官移植：中風治療的新希望

當腦卒中（中風）摧毀數(shù)百萬神經(jīng)元時，科學家嘗試用"微型腦組織"進行修復。將血管化腦類器官移植到中風大鼠腦損傷區(qū)后，發(fā)現(xiàn)腦梗死體積減小，還顯著改善了神經(jīng)功能，可以促進長期組織修復和功能恢復。與單一細胞移植相比，腦類器官移植表現(xiàn)出更高的細胞存活率、更強的組織修復能力和更優(yōu)越的神經(jīng)功能恢復效果，其可重建梗死組織并恢復卒中后功能障礙。

但這項技術(shù)從培養(yǎng)皿向臨床穩(wěn)步推進的過程中面臨雙重考驗：倫理上需謹慎對待胚胎干細胞和基因編輯技術(shù)，避免"設計嬰兒"爭議；安全上需攻克細胞癌變、移植排斥等風險。

▌本文科普主題來源于《協(xié)和醫(yī)學雜志》專家論壇：《血管化腦類器官的技術(shù)進展與應用前景》

原文作者：薛炅昊, 李志鵬, 趙元立

編輯丨劉洋 趙娜

審校丨李娜 李玉樂

監(jiān)制丨彭斌

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