布鲁克行业领先的成像技术推进突破性的神经研究

马萨诸塞州比勒里卡，2022年10月18日报道。斯坦福大学的研究团队首次将干细胞衍生的人类皮质器官(hCOs)成功移植到发育中的大鼠体感皮层。他们的研究项目”移植人类皮质器官的成熟发育和脑电路成功整合“于2022年10月12日发表在”“自然”杂志上，并证明了人类衍生的细胞完全整合到大鼠的神经系统。

由Sergiu Paṣca领导的斯坦福大学团队能够使移植的细胞与发育中的大鼠组织一起生长和分化,产生强大的细胞多样性,并在整个大脑中建立有意义的功能连接。他们使用多种方法监测这些hCO植入物的发展和功能。为了确认植入物的位置和生长，他们使用布鲁克BioSpec 7 t核磁共振系统对移植的大脑进行成像。一旦hCO移植被确认并允许细胞生长，他们就可以用布鲁克创世纪2 pplus多光子显微镜探测这些完全整合的人类细胞的感观反应。使用这些方法结合电生理记录和光遗传刺激,他们证明这些hCO移植与啮齿动物大脑的其他部分的形成了真正脑电路融合。这为简化在脑电路水平上测量人类神经系统疾病奠定了基础，实现了空前的突破。

人类的神经系统疾病是极为复杂，难以完全理解，因为许多并发症是由脑电路层面的功能和整合问题引起的。由于我们只能以最不具侵入性的方式监测活动，而且人脑的发育窗口很长，因此对人体的直接工作受到严重限制。患者衍生的培养细胞只能回答神经元功能障碍的基本问题，因为它们永远无法发育成功能齐全的电路。此外，其他动物的疾病模型可能不会表达与人类相同的特定功能障碍，因此它们也是一个不完美的系统。

2015年，斯坦福大学的研究人员开始培养神经组织的三维细胞簇，被称为皮质器官。这些器官作为一种体外分析人类疾病的方法很有前途，因为它们发展成了分化的细胞类型（包括胶质细胞）。它们还显示出与体内所见相似的活跃模式，因此，至少在局部水平上可以观察到更多的电路级功能障碍。而且，使用这些干细胞衍生的器官来研究完整的神经系统中的电路功能的需求一直非常强烈。

在这项最新研究中，他们终于能够将这些器官移植到发育中的大鼠神经系统中，允许人体组织充分分化和发育，与周围的大鼠组织融合。为了进一步评估植入物揭示与体内已知病症相关的表型变化的能力,Paṣca的团队将健康细胞系的hCOs以及患有神经发育疾病蒂莫西综合症(TS)的细胞植入大鼠体内。TS细胞表现出树突形态的改变,与其他方法观察到的一致,表明这种方法对于检查大脑功能和发育的遗传性疾病是可行的。因此，在活体内，利用人类产生的细胞与一个完整的神经系统融合来研究神经障碍的模型已经完成。

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