新3D人腦模型揭密腦免疫細胞功能 望助阿茲海默症療法
科學家成功開發出可再現的3D人腦組織模型,能模擬真實大腦環境來研究小膠質細胞(腦部免疫細胞)在健康及疾病中的不同狀態,這項技術突破有望加速阿茲海默症等神經退化性疾病的新療法開發。
謝明哲
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近期一項發表於《自然神經科學雜誌》(Nature Neuroscience)的研究,成功開發出一種可再現的立體(3D)人腦組織模型。這項技術突破旨在更精準地研究小膠質細胞(Microglia,腦部主要的免疫細胞)在健康及疾病狀態下的不同狀態或功能表現(phenotypes),有望為阿茲海默症等神經退化性疾病的治療研究帶來新進展。
傳統上,腦科學研究多依賴分離細胞或二維培養,但這些方法難以完整捕捉人類神經組織的複雜性。新的3D模型能重建組織環境,使細胞能夠跨距離溝通並對生物訊號作出反應,保留了理解小膠質細胞不同狀態至關重要的互動。
小膠質細胞是大腦中常駐的免疫細胞,對神經科學研究至關重要。在健康大腦中,它們持續監測周圍環境、清除細胞碎片、塑造神經連結,並回應神經元活動與其他腦細胞的局部訊號。然而,在神經退化性疾病和神經炎症疾病中,小膠質細胞可能會轉變為與疾病相關的狀態,依炎症持續性而定,這些狀態可能具有保護性,也可能造成損害。
研究人員指出,這種3D模型能夠同時捕捉這些特性,有助於科學家研究小膠質細胞狀態是如何演變的,而非將其視為固定的類別。由於人類小膠質細胞受物種特定的發育程序和局部訊號影響,與齧齒類動物或在缺乏正常合作夥伴的環境下生長的細胞,可能會有不同的反應,因此人類組織模型更具生物學上的真實性。
這個平台對於測試潛在療法具有重大價值。研究人員可以將組織暴露於炎症訊號、與疾病相關的分子或候選藥物中,然後測量小膠質細胞的反應,例如細胞形態、遷移、存活、吞噬活性以及免疫激活相關的基因表達。這套系統有助於評估治療是否能在減少炎症的同時,不干擾小膠質細胞必要的保護功能,這也是開發神經系統疾病療法的關鍵挑戰。
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