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青科沙龙第101期丨在小鼠体内生成大鼠前脑组织

“我”是谁?在回答这个终极问题时,也许很多人会同意,“大脑”决定了“我是谁”。且慢。如果这个大脑是“融合大脑”呢?比如,在一种动物的大脑里,长着另一种动物的脑细胞?甚至在负责决策、性格的关键脑区,起主导作用的神经环路来自另一种动物的神经元?

异种嵌合体由不同物种的细胞构成,是研究基因功能与细胞发育机制的重要资源。这一研究领域因其在缓解全球器官供应短缺问题上的潜在价值而受到关注。通过一项名为异种囊胚互补(Interspecies blastocyst complementation)的技术,研究人员能够在宿主动物体内培养出另一个物种的器官。这种技术涉及将供体的多能干细胞注入一个缺少关键发育基因的宿主囊胚中,使得供体细胞能够补充宿主所缺失的器官或组织,从而在一个物种中培育出异种器官。

以往的研究已经在小鼠体内成功培育出大鼠的胰腺、胸腺、血管内皮组织和生殖细胞,以及在大鼠中培育出小鼠的胰腺、肾脏和生殖细胞。然而,尚未有研究实现在异种培育大脑组织。在一种物种中生成另一种物种的大脑组织能够帮助科学家在进化的背景下研究大脑的发育和功能。
2024年4月25日,德克萨斯大学西南医学中心吴军团队、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心杨辉/周海波团队和中国科学院动物研究所郭帆团队合作,在 Cell 期刊发表了题为:Generation of rat forebrain tissues in mice 的研究论文。该研究开发了一种名为C-CRISPR based Blastocyst Complementation(CCBC)的囊胚互补技术,利用该技术在小鼠胚胎上筛选出支持前脑囊胚互补的基因Hesx1,并成功在小鼠体内生成了功能性大鼠胚胎干细胞来源的前脑组织异种前脑互补为研究大脑发育以及认知功能机制在进化上的保守和差异性打开了大门。优化的囊胚互补策略具有极大的潜力,可以拓宽异种器官生成的研究和应用。

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