腦血管病（如腦梗、腦出血）是全球致殘致死的主要原因之一，但傳統研究手段難以模擬復雜病變。近年來，類器官技術的興起——科學家用干細胞在實驗室培養出**"迷你大腦"**，這些3D結構包含神經元、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"？

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，只有建立血管網絡，才能讓腦細胞獲得營養并排出廢物。血管化腦類器官模型的構建方法：有兩種方法，體內移植和體外培養。

1 體內移植

**操作：**將體外培養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絡。

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2 體外培養

①類器官的共培養體系：

首先，研究者使用人誘導多能干細胞先分化為腦類器官，通過內皮細胞、成纖維細胞與腦類器官的共同培養，腦類器官表面出現了與內皮細胞的整合，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了誘導神經祖細胞和誘導內皮細胞的細胞球體；隨后混合形成融合球體。融合的腦類器官移植有穩健的血管網絡-類神經元結構，并顯示出神經祖細胞數量增加，這與血管調節神經發育的可能性一致。

③生物工程技術：

研究設計并制造了一種 “開放式井” 結構的微流控芯片，血管細胞從微流控通道向類器官培養室伸出血管芽， 形成有序的血管網絡，并與腦類器官相互作用，最終形成整合的神經血管類器官。

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二、裝上"血管系統"的"迷你大腦"有哪些應用？

1 助推藥物研發

血腦屏障就像大腦的"安檢系統"，它能選擇性阻止血液中大部分物質進入腦組織。血管化腦類器官技術結合微流控平臺一定程度上再現血腦屏障的結構和功能，有助于推動相關藥物研發工作的深入開展。

2 探究疾病發病機制

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

三、腦類器官移植：中風治療的新希望

當腦卒中（中風）摧毀數百萬神經元時，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后，發現腦梗死體積減小，還顯著改善了神經功能，可以促進長期組織修復和功能恢復。與單一細胞移植相比，腦類器官移植表現出更高的細胞存活率、更強的組織修復能力和更優越的神經功能恢復效果，其可重建梗死組織并恢復卒中后功能障礙。

但這項技術從培養皿向臨床穩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，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《協和醫學雜志》專家論壇：《血管化腦類器官的技術進展與應用前景》

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

監制丨彭斌

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來源: 協和醫學雜志