脑类器官研究新进展：活细胞监测与太空加速衰老
研究人员开发了一种整合活细胞成像和细胞计数的工作流程，用于监测脑类器官的分化。同时，国际空间站上的实验表明，微重力在30天内使类器官衰老约十年，为神经退行性疾病提供了更快的模型。这些进展可能推动药物发现和神经发育研究。
脑类器官——从干细胞培养出的三维人类大脑发育模型——正在两个方向上取得进展：研究人员开发了一种整合活细胞成像和高通量细胞计数的工作流程来监测类器官分化，而国际空间站上的实验揭示，微重力会加速这些类器官的分子衰老，在短短30天内使其衰老约十年。
2019年，脑类器官在轨道上度过30天后从国际空间站返回。加州大学圣地亚哥分校的神经科学家Alysson Muotri发现，类器官神经元内的分子时钟提前了约10年，表明衰老加速。“那是顿悟时刻，”Muotri说，“这是加速发生的衰老。”这表明太空飞行可能加速与阿尔茨海默病、帕金森病和ALS等神经退行性疾病相关的分子过程。由于在地球上，神经元在一生中缓慢积累损伤，因此太空中的脑类器官可以作为更快的模型，使研究人员能够更早地观察到疾病相关信号，并更快地测试干预措施。
脑类器官源自患者的皮肤或血液中的诱导多能干细胞（iPSCs）。它们自组织成模拟人类大脑区域的三维结构，携带捐赠者的遗传信息。虽然它们缺乏人类大脑的完整复杂性——没有血管系统，没有感官输入——但它们提供了动物研究通常无法复制的与人类相关的模型。
为了解决标准化和规模化类器官开发的挑战，研究人员开发了一种多平台方法，将活细胞成像与自动化图像分析和细胞计数相结合。该工作流程捕获整个大脑类器官分化过程中形态和标志物表达的动态变化，实现纵向表型监测与高内涵细胞分析相结合。旨在生成可靠、可重复且可操作的数据，支持神经发育研究、毒性测试和下一代药物发现。
ISS国家实验室已成为神经科学研究的中心，多个团队在不同实验设计中观察到类似的加速衰老模式。精确的地面监测与太空加速的结合可能有助于揭示大脑发育和疾病的新见解。