約翰霍普金斯大學(xué)彭博公共衛(wèi)生學(xué)院的研究人員已經(jīng)證明，使用干細(xì)胞衍生的“小腦”可以檢測普通藥物對大腦發(fā)育的有害副作用。微型腦是人類的微型腦模型，由人體細(xì)胞發(fā)育而成，但人眼幾乎看不到。其細(xì)胞機(jī)制模仿人腦的發(fā)育。
科學(xué)家將于2月21日在《細(xì)胞神經(jīng)科學(xué)前沿》發(fā)表他們的發(fā)現(xiàn)。他們利用這些小腦來確定帕羅西汀(一種常見的抗抑郁藥)抑制神經(jīng)元之間突觸或連接的生長，并導(dǎo)致重要支持的顯著減少。細(xì)胞數(shù)量。帕羅西汀以帕羅西汀和賽羅沙等品牌出售。
帕羅西汀可以通過孕婦的胎盤。目前，帕羅西汀被警告不要在懷孕早期使用，主要是因?yàn)橐阎谢夹姆渭膊〉娘L(fēng)險(xiǎn)。一些流行病學(xué)研究也表明，帕羅西汀會增加自閉癥的風(fēng)險(xiǎn)。新的發(fā)現(xiàn)可能會加劇人們對這種藥物及其類似物對大腦發(fā)育影響的擔(dān)憂。
這項(xiàng)研究的作者說，這些發(fā)現(xiàn)表明，在實(shí)驗(yàn)室中生長的微型大腦(他們稱之為大腦球)是傳統(tǒng)動(dòng)物測試的一個(gè)很好的替代方案。特別是，它們可以揭示對年輕人大腦有害的藥物和其他化學(xué)物質(zhì)。
“越來越多的人擔(dān)心我們患有包括自閉癥在內(nèi)的神經(jīng)發(fā)育疾病，這可能是由于接觸常見的藥物或其他化學(xué)物質(zhì)引起的。然而，由于傳統(tǒng)的動(dòng)物試驗(yàn)非常昂貴，我們無法恰當(dāng)?shù)卣{(diào)查這個(gè)問題，”合著者、醫(yī)學(xué)博士托馬斯哈頓(Thomas Hatton)說，他是環(huán)境衛(wèi)生與工程系主任、彭博學(xué)院動(dòng)物試驗(yàn)和替代中心主任Dorenkamp-Zbinden教授。
Hartung和他的同事開發(fā)了微型大腦來模擬早期大腦發(fā)育。大腦的微小團(tuán)塊是通過從成人(通常是皮膚)中提取細(xì)胞，將其轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞，然后通過生化微生長將其發(fā)育成年輕的腦細(xì)胞而制成的。幾個(gè)月內(nèi)，這些小腦就形成了基本的類腦組織。因?yàn)樗鼈兪怯扇祟惣?xì)胞制成的，所以它們更有可能預(yù)測對人腦的影響——而且因?yàn)樗鼈兛梢栽趯?shí)驗(yàn)室大規(guī)模生產(chǎn)，所以使用起來比動(dòng)物便宜得多。
作者指出，對一種化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行一組動(dòng)物毒理學(xué)測試的平均成本約為140萬美元，這解釋了為什么大多數(shù)用于藥物和其他消費(fèi)品的化學(xué)品從未進(jìn)行過毒性測試。相比之下，使用小腦進(jìn)行毒性測試只需花費(fèi)數(shù)千美元。
在這項(xiàng)新的研究中，科學(xué)家用一個(gè)微型大腦來測試帕羅西汀對神經(jīng)發(fā)育的影響。它是世界上最常用的處方藥，與其他同類抗抑郁藥一起，被稱為SSRIs或選擇性5-羥色胺再攝取抑制劑，每年至少有數(shù)億張?zhí)幏健?
隨著組織塊的發(fā)展，研究小組在八周內(nèi)將小腦暴露于兩種不同濃度的帕羅西汀中。兩種濃度都在人體血液中藥物水平的治療范圍內(nèi)。在實(shí)驗(yàn)中，研究人員還使用了兩種不同的微大腦，每種都來自不同的干細(xì)胞。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，盡管帕羅西汀似乎沒有明顯的神經(jīng)元?dú)饔?，但在較高濃度下，帕羅西汀可以將稱為突觸素的蛋白質(zhì)(突觸的關(guān)鍵成分和標(biāo)志)水平降低多達(dá)80%。帕羅西汀還降低了另外兩種突觸相關(guān)標(biāo)記物的水平。同樣，研究小組觀察到，帕羅西汀減少了正常神經(jīng)突起結(jié)構(gòu)的生長，這些結(jié)構(gòu)最終發(fā)展成成熟神經(jīng)元的輸出莖和根輸入分支。最后，研究人員指出，接觸帕羅西汀的小腦少突膠質(zhì)細(xì)胞比對照組少75%，少突膠質(zhì)細(xì)胞是對大腦正常連線至關(guān)重要的支持細(xì)胞。
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