植入大鼠体内的人脑细胞会引发兴奋和担忧

一项研究表明，移植到大鼠体内的微型人脑样结构可以发送信号，并对大鼠胡须捕捉到的环境线索做出反应¹．这证明了从人类干细胞中生长的神经元可以与活啮齿类动物的神经细胞结合可能会带来一种测试疗法的方法用于人类大脑紊乱。

混合大脑:将人类神经元移植到动物体内的伦理

科学家们希望使用脑器官——从人类干细胞中生长出的微小的类脑结构——来研究人类发展的神经退行性和神经精神疾病。但类器官目前模仿人类大脑的程度有限。它们没有血管，因此不能吸收营养，这意味着它们不能长时间茁壮成长。而且它们没有得到充分生长所需的刺激:在人类婴儿的大脑中，神经元的生长以及它们如何与其他神经元建立连接在一定程度上取决于感官的输入。

为了给类脑器官提供这种刺激和支持，加州斯坦福大学的神经科学家Sergiu Pasca和他的同事从人类干细胞中培养出这种结构，然后将它们注射到新生幼鼠的大脑中，期望人类细胞能和大鼠自己的细胞一起生长。研究小组将这些类器官放置在一个叫做体感皮层的大脑区域，该区域从老鼠的胡须和其他感觉器官接收信号，然后将它们传递到大脑的其他区域来解释这些信号。

实验室培养的大脑能有意识吗?

人类的大脑细胞比大鼠的细胞成熟得慢得多，所以研究人员不得不等了6个多月，才能让类器官完全融入大鼠的大脑。帕斯卡在10月10日的新闻发布会上说，但当他们在实验结束后检查这些动物的大脑时，他们发现这种整合非常成功，几乎就像在电路中增加了“另一个晶体管”。

马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的分子生物学家Paola Arlotta对研究结果感到兴奋。“这是让类器官告诉我们大脑更复杂特性的重要一步，”她说，尽管她认为移植过程可能仍然过于昂贵和复杂，无法成为标准的研究工具。下一步，Arlotta补充说，将是研究个体的人类神经元——而不仅仅是完全发育的类器官——是如何整合到老鼠的大脑中的。

行为触发

在他们的报告中，发表在自然10月12日¹，研究人员描述了他们如何通过基因工程使类器官中的神经元在受到嵌入在大鼠大脑中的光纤电缆发出的光的刺激时放电。研究小组训练老鼠在灯开着的情况下舔水管取水。之后，当研究人员把光照射在杂交老鼠的大脑上时，它们会被诱导去舔壶嘴，这意味着人类细胞已经融合得足够好，可以帮助驱动动物的行为。此外，当研究人员刺激老鼠的胡须时，他们发现感觉皮层中的人类细胞有了反应，这表明这些细胞能够接收到感觉信息。

为了证明他们在研究大脑障碍方面的工作前景，帕斯卡和他的同事们还从三个患有蒂莫西综合症(Timothy syndrome)的基因患者的干细胞中创造出了大脑器官。蒂莫西综合症会导致与自闭症类似的症状。这些微小的结构看起来和在培养皿中生长的其他大脑器官一样，但当研究人员将它们移植到大鼠体内时，它们没有长得像其他大鼠那样大，它们的神经元也不以同样的方式放电。

加州拉霍亚索尔克生物研究所的神经科学家Rusty Gage很高兴看到这些结果。2018年，他和一组研究人员发现，移植的人类大脑类器官可以整合到成年老鼠的大脑中²．老鼠的寿命不如大鼠长，帕斯卡和他的同事希望，因为新生小鼠的大脑比成年小鼠的大脑更具有可塑性，它们能够更好地接收新细胞。

“我们面临着挑战，”盖奇说。“但我相信移植手术将是一个有价值的工具。”

首先，猴人胚胎重新引发了关于杂交动物的争论

其中一些挑战是道德方面的。人们担心，创造人鼠杂交动物可能会伤害动物，或创造出具有类似人类大脑的动物。去年，由美国国家科学、工程和医学科学院组织的一个小组发布了一份报告结论是，人类大脑的类器官仍然过于原始，无法形成意识，无法获得类似人类的智能或其他可能需要法律监管的能力。帕斯卡说，他的团队进行的器官移植并没有引起大鼠癫痫或记忆缺陷等问题，似乎也没有显著改变动物的行为。

但是作为国家科学院小组成员的Arlotta说，随着科学的进步，问题可能会出现。“我们不能只讨论一次就不管它了，”她说。她补充说，对人类类器官的担忧需要与神经和精神疾病患者的需求进行权衡。类脑器官和人兽杂交大脑可以揭示这些疾病的潜在机制，并允许研究人员测试精神分裂症和双相情感障碍等疾病的治疗方法。“我认为作为一个社会，我们有责任尽我们所能，”阿洛塔说。