復(fù)旦團(tuán)隊(duì)復(fù)活冰封18個(gè)月的人腦，三體要成真了？

隨著類器官技術(shù)的進(jìn)步，腦類器官在研究人類大腦發(fā)育、腦疾病建模和開發(fā)新藥方面顯示出巨大的潛力，腦類器官對(duì)于研究和模擬人類神經(jīng)系統(tǒng)疾病至關(guān)重要。然而，腦類器官的培養(yǎng)周期長(zhǎng)，成本高，極大限制了它們?cè)谏镝t(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用。攜帶病理特征的新鮮人腦組織是研究神經(jīng)系統(tǒng)疾病更為可靠的模型。目前，具有特定病理特征的腦組織可獲取性，可操縱性以及低溫保存神經(jīng)活性都面臨很多技術(shù)難題。冷凍保存技術(shù)已在胚胎干細(xì)胞、配子、胚胎、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤類器官、子宮內(nèi)膜器官等方面廣泛應(yīng)用，極大助力再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展。腦類器官/腦組織是由多種神經(jīng)細(xì)胞構(gòu)成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，具有神經(jīng)功能網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)，二維細(xì)胞和非神經(jīng)類器官的冷凍方法不適用于神經(jīng)類器官和人腦組織。因此，迫切低需要開發(fā)腦類器官/腦組織的低溫保存方法，對(duì)推動(dòng)腦科學(xué)基礎(chǔ)和臨床轉(zhuǎn)化研究具有十分重要的意義。

2024年5月13號(hào)，復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)轉(zhuǎn)化研究院邵志成研究員團(tuán)隊(duì)在Cell Reports Methods雜志在線發(fā)表了題為【Effective cryopreservation of human brain tissue and neural organoids】的研究論文，報(bào)道了一種被稱為 MEDY 的全新腦類器官冷凍保存新技術(shù)，該技術(shù)在冷凍過(guò)程中能夠保留腦類器官的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和功能活性，保留人腦組織的病理特征。MEDY將能夠大規(guī)模、可靠地存儲(chǔ)各種神經(jīng)類器官和腦組織，促進(jìn)多種神經(jīng)類器官在基礎(chǔ)研究、臨床應(yīng)用和藥物篩選中的廣泛應(yīng)用，對(duì)將來(lái)真正實(shí)現(xiàn)完整人腦的冷凍保存起到一定的推動(dòng)作用。

研究團(tuán)隊(duì)首先選擇了多種在維持類器官形態(tài)完整性、減少神經(jīng)元死亡和保護(hù)軸突生長(zhǎng)過(guò)程中起作用的試劑，包括甲基纖維素（Methylcellulose）、乙二醇（Ethylene glycol）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、海藻糖（Trehalose）、葡萄糖（Glucose）、蔗糖（Sucrose）和脯氨酸（Proline）等，通過(guò)不同濃度梯度，初步篩選出對(duì)類器官有一定保護(hù)作用的試劑甲基纖維素、乙二醇和 PVP 作為低溫保存介質(zhì)組分的候選試劑。為了進(jìn)一步提高冷凍保存的效率，研究團(tuán)隊(duì)測(cè)試了不同冷凍保存介質(zhì)組合并添加 ROCK 抑制劑 Y27632 后對(duì)類器官的凍存保護(hù)效果進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明 4 種組合冷凍劑都極顯著地解決了類器官?gòu)?fù)蘇后出現(xiàn)大量碎片的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)復(fù)蘇后類器官軸突生長(zhǎng)狀態(tài)、神經(jīng)元生長(zhǎng)狀態(tài)以及凋亡比例的對(duì)比分析，最終確定了 1% 甲基纖維素+10% 乙二醇+10% DMSO+10 μM Y27632（MEDY）作為腦類器官的最佳冷凍保存劑。

進(jìn)一步，通過(guò)改進(jìn)復(fù)溫流程，以及復(fù)蘇后ROCK抑制劑預(yù)處理步驟，最終建立了腦類器官凍存復(fù)蘇新方法。改進(jìn)方法復(fù)蘇后的神經(jīng)類器官保留了細(xì)胞多樣性、細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)以及神經(jīng)元功能活性。

研究團(tuán)隊(duì)首先選擇了多種在維持類器官形態(tài)完整性、減少神經(jīng)元死亡和保護(hù)軸突生長(zhǎng)過(guò)程中起作用的試劑，包括甲基纖維素（Methylcellulose）、乙二醇（Ethylene glycol）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、海藻糖（Trehalose）、葡萄糖（Glucose）、蔗糖（Sucrose）和脯氨酸（Proline）等，通過(guò)不同濃度梯度，初步篩選出對(duì)類器官有一定保護(hù)作用的試劑甲基纖維素、乙二醇和 PVP 作為低溫保存介質(zhì)組分的候選試劑。為了進(jìn)一步提高冷凍保存的效率，研究團(tuán)隊(duì)測(cè)試了不同冷凍保存介質(zhì)組合并添加 ROCK 抑制劑 Y27632 后對(duì)類器官的凍存保護(hù)效果進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明 4 種組合冷凍劑都極顯著地解決了類器官?gòu)?fù)蘇后出現(xiàn)大量碎片的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)復(fù)蘇后類器官軸突生長(zhǎng)狀態(tài)、神經(jīng)元生長(zhǎng)狀態(tài)以及凋亡比例的對(duì)比分析，最終確定了 1% 甲基纖維素+10% 乙二醇+10% DMSO+10 μM Y27632（MEDY）作為腦類器官的最佳冷凍保存劑。

進(jìn)一步，通過(guò)改進(jìn)復(fù)溫流程，以及復(fù)蘇后ROCK抑制劑處理步驟，最終建立了腦類器官凍存復(fù)蘇新方法。改進(jìn)方法復(fù)蘇后的神經(jīng)類器官保留了細(xì)胞多樣性、細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)以及神經(jīng)元功能活性。

然后，研究團(tuán)隊(duì)將長(zhǎng)期培養(yǎng)的大尺度腦類器官進(jìn)行 MEDY 冷凍復(fù)蘇，發(fā)現(xiàn)其對(duì)成熟的類器官依然起到冷凍保護(hù)作用。此外，該 MEDY 技術(shù)可以更廣泛地應(yīng)用于多種腦區(qū)域特異性類器官，包括背/腹側(cè)腦、脊髓、視神經(jīng)類器官和癲癇患者源性腦類器官。同時(shí)，MEDY 可用于 3D 人腦組織的低溫保存，解凍后仍可保留其病理特征。最后，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，MEDY 通過(guò)抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡途徑從而保護(hù)突觸功能，實(shí)現(xiàn)在低溫狀態(tài)下對(duì)腦類器官的保護(hù)作用。

綜上所述，該研究能夠在將來(lái)顯著減少了神經(jīng)類器官的制備時(shí)間和成本，并能維持活體人腦組織的病理特征，便于各種神經(jīng)類器官和活體腦組織的大規(guī)模存儲(chǔ)，促進(jìn)腦科學(xué)基礎(chǔ)研究、神經(jīng)類移植器官治療和藥物評(píng)估與篩選。

以上就是本期的內(nèi)容，更多資訊，歡迎點(diǎn)擊安培生物網(wǎng)站鏈接了解更多技術(shù)與產(chǎn)品資訊。

安培生物致力成為推動(dòng)生命科學(xué)進(jìn)步值得信賴的合作者

深圳/湛江安培生物科技有限公司,是一家具有核心的技術(shù)實(shí)力、先進(jìn)的經(jīng)營(yíng)管理水平和完善的市場(chǎng)銷售體系的生物高科技企業(yè)?？偛吭O(shè)在廣東，服務(wù)面向全國(guó)。安培生物集進(jìn)口試劑、實(shí)驗(yàn)室耗材銷售、技術(shù)服務(wù)與合約開發(fā)為一體的專業(yè)化高科技公司，旨在為生命科學(xué)的發(fā)展提供較好的產(chǎn)品與服務(wù)。本公司建立了涵蓋分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、免疫學(xué)、信號(hào)傳導(dǎo)和神經(jīng)科學(xué)等領(lǐng)域的產(chǎn)品供應(yīng)線，在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)向用戶提供較高的水平和質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品，安培生物致力于為廣大的科研機(jī)構(gòu)、高等院校等客戶提供各種產(chǎn)品、技術(shù)支持與服務(wù)。

可以在第一時(shí)間為用戶提供比較先進(jìn)的專業(yè)資訊和完備的產(chǎn)品和物流服務(wù)。 專業(yè)的技術(shù)力量使得我們能夠?yàn)閺V大用戶提供強(qiáng)大的技術(shù)支持，深厚的人脈資源使得我們?cè)谌珖?guó)主要城市擁有眾多的合作伙伴，安培生物非常榮幸能將世界上先進(jìn)的高科技產(chǎn)品推薦給國(guó)內(nèi)從事生物學(xué)領(lǐng)域科研的老師和同仁。作為專業(yè)性的產(chǎn)品供應(yīng)商，公司出資存?zhèn)淞舜罅楷F(xiàn)貨，配合優(yōu)秀的銷售隊(duì)伍以及專業(yè)的技術(shù)支持，隨時(shí)為客戶提供服務(wù)。