近日，通過對(duì)一種在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)出來的針頭大小迷你大腦的研究，美國(guó)約翰·霍普金斯大學(xué)的研究人員們已經(jīng)證實(shí)了Zika病毒引起小頭畸形和其他胎兒大腦損傷的一個(gè)關(guān)鍵路徑——通過感染構(gòu)建大腦外層皮質(zhì)的特定干細(xì)胞。在過去幾年里，Zika病毒在美洲一些國(guó)家蔓延，造成了當(dāng)?shù)厝藗兊目只拧?/span>

值得一提的是，科學(xué)家們稱他們?cè)谶@次研究中使用的迷你大腦與類似的研究模型相比更加真實(shí)，而且更加便宜。而這些竟然得益于三位高中生的貢獻(xiàn)。據(jù)了解，這三位高中生分別是兩位該?？茖W(xué)家的兒子及其兩位同學(xué)，他們都在這個(gè)項(xiàng)目中做暑期研究實(shí)習(xí)。他們首先獲得創(chuàng)意使用一臺(tái)3D打印機(jī)制作出可以培養(yǎng)迷你大腦的設(shè)備。而這些所謂的生物反應(yīng)器和他們培養(yǎng)的迷你大腦將為人類大腦開發(fā)、腦部紊亂和藥物測(cè)試打開一扇寶貴的新窗口，研究人員們稱。

關(guān)于該研究的一份報(bào)告已經(jīng)于4月22日出現(xiàn)在了《Cell》雜志的網(wǎng)站上。

“我們已經(jīng)工作了三年來開發(fā)一個(gè)關(guān)于大腦發(fā)展的更好的研究模型，值得慶幸的是，我們現(xiàn)在可以用這個(gè)迷你大腦來揭示由Zika感染所造成的重大公共衛(wèi)生危機(jī)。”該校醫(yī)學(xué)院細(xì)胞工程研究所的神經(jīng)學(xué)教授宋紅軍說：“這個(gè)更加真實(shí)的3D模型證實(shí)了我們的懷疑：Zika主要通過攻擊構(gòu)建大腦的神經(jīng)祖細(xì)胞，并把它們變成病毒工廠來引起胎兒的小頭癥。”

近年來，各個(gè)領(lǐng)域的研究人員都已經(jīng)開始用干細(xì)胞來培養(yǎng)微型器官，以更好地了解器官生長(zhǎng)和疾病，并加快新藥的尋找。但是由于大腦結(jié)構(gòu)的服裝性，用于創(chuàng)建和使用迷你大腦的技術(shù)非常有限，宋紅軍教授稱。盡管這些迷你大腦本身只有針頭大小，但是它們所處的生物反應(yīng)器卻相對(duì)較大，大約有一個(gè)飲料罐那么大。由于在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)人類干細(xì)胞所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生長(zhǎng)因子價(jià)格相當(dāng)高，這就使得使用迷你大腦進(jìn)行研究成本高昂。宋紅軍教授稱，很少有實(shí)驗(yàn)室能承擔(dān)得起培養(yǎng)足夠的迷你大腦以進(jìn)行研究所需要的費(fèi)用。

如今，宋紅軍教授和他的妻子兼研究伙伴明國(guó)麗教授卻意想不到地得到了自己兒子和另外兩名高中生的幫助，借助3D打印機(jī)改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室里的生物反應(yīng)器。這三位高中生開發(fā)的生物反應(yīng)器擁有一個(gè)12孔實(shí)驗(yàn)板，并能夠以正確的速度旋轉(zhuǎn)里面的液體和細(xì)胞，以便于其形成大腦。

當(dāng)然，它遠(yuǎn)不止這么簡(jiǎn)單。宋紅軍教授介紹稱，研究生Xuyu Qian和博士后研究院Ha Nam Nguyen進(jìn)行了多年的研究以確定最佳的旋轉(zhuǎn)速度、以及應(yīng)該在什么時(shí)候添加化學(xué)物質(zhì)和生長(zhǎng)因子才能產(chǎn)生期望的結(jié)果等。

到目前為止，該研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)使用這種被命名為SpinΩ的新型生物反應(yīng)制造出了三種類型的迷你大腦，分別模擬人腦的前部、中部和后部。他們使用了前腦來進(jìn)行Zika病毒的研究。

“迷你大腦使我們能夠做的一件事是模擬在妊娠的不同階段Zika病毒造成的影響。”明國(guó)麗教授表示。“如果感染發(fā)生在發(fā)育初期，這種病毒主要感染迷你大腦的神經(jīng)前體細(xì)胞，影響會(huì)很嚴(yán)重，不久便會(huì)導(dǎo)致迷你大腦會(huì)停止生長(zhǎng)和瓦解；在稍后階段，即在妊娠的4—6月，Zika仍然優(yōu)先感染神經(jīng)祖細(xì)胞，除此之外它也會(huì)影響到一些神經(jīng)元，導(dǎo)致其生長(zhǎng)緩慢，與正常大腦相比，它的皮質(zhì)更薄。”她總結(jié)稱，在妊娠期間，Zika病毒感染出現(xiàn)得越早，影響越嚴(yán)重。

據(jù)了解，研究團(tuán)隊(duì)下一步將在迷你大腦上測(cè)試已經(jīng)被FDA批準(zhǔn)可以用于其它病癥的藥物，看看其中是否會(huì)有某種藥物能夠幫助抵御Zika。