科学＆テクノロジー

脳のオルガノイドがどのように人間をユニークにしているのかを明らかにしている

100日齢の脳オルガノイドマデリンランカスター Madeline Lancaster以来、最初に脳オルガノイドを作成しました 2013年に戻ります、彼らは世界中の脳研究に広く使用されてきました。しかし、彼らは正確に何ですか？彼らは皿に効果的にミニチュアの脳ですか？動物にそれらを植え付けることは、スーパースマートマウスを作成できますか？倫理的なラインを越えるのにどれくらい近いですか？マイケル・ル・ペイジは、英国ケンブリッジにあるMRC分子生物学研究所のラボでランカスターを訪問し、調べました。 マイケル・ル・ペイジ：脳オルガノイドとは何かを説明できますか？それはミニ脳ですか？ Madeline Lancaster：彼らはまったくミニチュアの脳ではありません。そして、オルガノイドにはさまざまな種類がたくさんあります。人間の脳には多くの部分があり、私たちは1つの部分のオルガノイド、あるいはカップルを作ります。彼らは非常に小さく、彼らも未熟です。彼らは記憶を持つ完全に機能する人間の脳のようではありません。サイズに関しては、オルガノイドは昆虫の脳に似ています。しかし、彼らは昆虫の脳が持っている組織を欠いています。私はおそらくそれらを昆虫の下に置くでしょう。 どうやって最初の脳オルガノイドを育てるようになったのですか？ 私はマウス胚性脳細胞を使用し始め、それらをペトリ皿に播種して成長させました。一部のセルは、意図されていたように皿に固執しませんでした。彼らは外れて互いに結びつき始め、脳組織の発達の初期段階のように見える細胞のこれらの美しく自己組織化されたボールを形成しました。その後、ヒト胚性幹細胞で同じことをすることができました。 なぜ脳オルガノイドの作成が大きなブレークスルーだったのですか？ 人間の脳は特別です、それは私たちを私たちにします。非常に長い間ブラックボックスのままでした。マウスを見ると、人間の脳が持っている複雑さをすべて捉えることはできません。脳のオルガノイドは突然、そのブラックボックスに窓を開けました。 例を挙げてもらえますか？ 脳オルガノイドで最初に行ったことの1つは、脳が小さすぎる微小症と呼ばれる疾患をモデル化することでした。マウスでは、同じ突然変異を導入すると、脳のサイズに影響がなくなります。人間の脳オルガノイドのサイズが縮小できるかどうかを確認することにしました。私たちはできました - そして私たちは病気についても何かを学ぶことができました。 英国ケンブリッジにある彼女の研究室にあるマデリン・ランカスター新しい科学者 脳のオルガノイドからこれまでに学んだ最も重要なことは何ですか？ 私たちは、人間の脳をユニークなものにする理由について洞察を得始めました。ニューロンを生じさせるヒト幹細胞は、マウスやチンパンジーの幹細胞とは異なる行動をとるという発見に本当に興奮しています。私たちをユニークにしているのは、私たちがはるかにゆっくりと発達するということです。幹細胞は、より多くの幹細胞を拡張して生成する時間が長くなるため、より多くのニューロンになります。 この種の作業には実用的なアプリケーションがありますか？ 私たちがしている基本的な生物学の多くは、疾患治療に重要な意味を持っています。私の研究室は、主に進化の問題、人間とチンパンジーの遺伝的違いに焦点を当てています。しかし、飛び出している遺伝子は人間の障害に関与しています。これは、人間の脳の発達にとって何かが重要である場合、それが変異している場合、おそらく脳障害を引き起こすため、理にかなっています。 これからどんな治療が出てくると思いますか？ 直接的に、薬物スクリーニングに脳オルガノイドが使用されていることがわかります。私は、私たちが新しい治療を受けていない精神障害または神経変性疾患に特に興奮しています。つまり、私たちはまだ統合失調症を50年前の薬物で治療しています。脳オルガノイドモデルは、うまくいけば、新しい侵入を提供することができます。長期的には、オルガノイド自体が治療法になる可能性があります。たぶんすべての脳領域ではなく、海馬や私たちの前頭葉ではなく、私たちの記憶を保存し、私たちを作る脳の部分です。しかし、パーキンソン病で失われているニグラ肉体のドーパミン作動性ニューロンのようなものでは、オルガノイドを作ってから移植することができました。 私は、人間の脳オルガノイドがすでに動物の脳に埋め込まれていることを理解していますか？ はい、治療としてではなく、ヒトのオルガノイドを改善するためです。オルガノイドには血管系がなく、脳の外側から来る他の細胞タイプ、特に脳の免疫細胞であるミクログリアがありません。したがって、それらの他の細胞がヒト脳組織とどのように相互作用するかを見るために、他のグループはマウスにオルガノイドを移植し始めました。 人間のオルガノイドを動物に入れることを心配する必要がありますか？ ニューロンの機能は、他のニューロンとつながることです。したがって、マウスの脳にヒトの脳オルガノイドを入れた場合、マウスとつながる細胞が見られるようになります。しかし、それらは組織化されていません。移植後、これらのマウスは認知測定で悪化します。それはあなたが彼らの脳を短絡させたようなものです。したがって、あなたはスーパースマートのマウスを作っていません。 脳のオルガノイドの色の画像、その神経接続を示す分子生物学のMRC研究所 認知を強化するポイントに到達できますか？ 私たちはかなり遠いです。私たちの高次の考え方は、脳のさまざまな部分がどのように接続されているか、個々のニューロンがどのように互いにつながるか、そしてニューロンのグループが他のグループとどのようにつながるか、そして脳全体が他の脳領域とどのようにつながるかに関係しています。それはその構造全体についてです。そのため、そのように整理されたものを生成することが可能になったら、多分。しかし、あなたはまだタイミングのような問題に遭遇します。マウスは約2年しか生きていませんが、人間が非常に知的な存在になるまでに2年以上かかります。そして他のことはサイズです。人間の脳はとても大きいのでとても素晴らしいです。人間のサイズの脳をマウスに収める方法はありません。したがって、これらの種類の多くの質問については、近い将来にそれらについて心配する必要はないと思います。 サイズに関して言えば、大きな制限は血管の不足です。つまり、オルガノイドはわずか数ミリメートルのときに死に始めます。この制限を克服する上でどの程度進歩していますか？ 私たちがやったことを軽視したくありませんが、脳組織は実際には非常に簡単に作ることができます。それはそれ自体を発達させます。血管系ははるかに複雑です。人々は血管細胞を導入することに前進し始めました。しかし、血液の真の機能的灌流を得ることは、まだかなり遠く離れています。 あなたが遠くに言うとき… 私は数十年だと思います。それほど難しくないはずですよね？体はそれを素晴らしいことをします。しかし、それは全身が一緒に働いているので、実際にはオルガノイドを血管化したいなら、体が必要です。すぐに皿に全身を生成することはありません。 それを達成することができれば、フルサイズの脳を作成できますか？ たとえあなたが皿に完全に形成された血管化された大きな人間の脳が発達していたとしても、それが入力や出力がなければ、それは何も考えるものではありません。発達中に動物の目が閉じてから後で開いた場合、目はまだ正常に機能しますが、脳は視覚入力を解釈できず、動物は機能的に盲目です。それはすべての感覚と私たちが世界で相互作用するすべてに当てはまります。私はあなたがあなたの開発のある時点で意識するために体が必要だと言うでしょう。感覚の入力を失い、ロックイン症候群を経験する患者がいますが、それは恐ろしいことです。しかし、これらは体を持っていて、愛する人とのつながりを築いた人々です。脳が何も経験したことがないなら、それについて考えることは何もありません。 脳オルガノイドがより高度になると、交差してはならないという線がどこにあるかをどのように伝えるのですか？ フィールドは、意識を定義し、測定する方法にかなりハングアップすることができます。あなたが意識しているかどうかさえわからないので、私たちがそれについて同意するかどうかはわかりません。私が知っているのは私です。しかし、私たちにできることは、組織、入力と出力、成熟度、サイズなど、意識に必要な他のものが測定できることです。マウスはこれらの基準の多くを満たすことができますが、人間と同じレベルの意識を持っているとは考えておらず、その大部分はサイズです。したがって、たとえ完全に接続された人間のオルガノイドを作っても、それらが小さい限り、彼らは人間レベルの意識を持つことはありません。これらの種類の基準は、意識を測定しようとするよりも、より実用的な方法です。 トピック：…