一种由研究人员使用的专门模型正在成为研究人类大脑发育、疾病及其潜在治疗方法的宝贵工具，罗格斯大学新布朗斯维克分校的一组科学家表示。
这种被称为嵌合脑模型的实验室工具提供了一种独特的方式来理解在活体环境中的人类大脑功能，这可能为脑部疾病带来新的和更好的疗法，研究人员在《神经元》杂志上发表的一篇综述文章中说。
科学家们通过将从干细胞中提取的人类脑细胞移植到小鼠等动物的大脑中，从而创建了这些模型，从而使同一个大脑中同时存在人类和动物脑细胞。这种环境比培养皿研究更能模拟复杂的人类活体大脑。
“这些嵌合模型已经成为神经科学研究中不可或缺的工具，”艺术与科学学院细胞生物学与神经科学系副教授姜鹏（Peng Jiang）说，他是这篇综述的通讯作者。“通过观察活体大脑中的人类细胞，我们可以更好地理解人类神经细胞是如何发育的，以及它们在神经系统疾病中可能扮演的角色。”
姜鹏和他的团队近十年来一直在开发和使用嵌合脑模型。他和其他实验室成员专注于使用这些模型研究人类神经发育和神经系统疾病。他们已经创建了人-鼠嵌合脑模型，以研究唐氏综合症、自闭症谱系障碍和阿尔茨海默病等疾病。
嵌合脑模型几十年来一直是神经科学研究的强大工具，但最近的进步大大提高了它们的精确性和影响力，姜鹏说。
共同第一作者、博士生阿瓦·帕佩蒂（Ava Papetti）和博士后研究员金梦梦（Mengmeng Jin）表示，创建人-啮齿类动物嵌合脑模型为人类神经细胞的独特特征及其在各种神经系统疾病中的作用提供了新的见解。
其中关键的发现包括关于人类脑细胞（如神经元和胶质细胞）的独特功能的发现。这些脑细胞在嵌合模型实验中表现出与小鼠同类细胞不同的行为，为人类特有的高级认知功能提供了潜在线索。
另一个重要的进展是由这些特殊模型实现的，研究人员发现了与自闭症谱系障碍相关的特定细胞改变，从而更深入地了解了该疾病的潜在机制。
嵌合模型还帮助科学家发现了影响人类脑细胞但不影响小鼠细胞的阿尔茨海默病方面的问题。姜鹏说，这些发现强调了在活体大脑环境中研究人类神经元和胶质细胞的重要性，以全面了解该疾病的潜在机制。这也可能指导研究人员开发有效的治疗方法。
姜鹏指出，由于人类与其他动物之间的差异，神经疾病治疗的进展一直受到阻碍。理解和治疗阿尔茨海默病等神经疾病一直很困难，部分原因是许多在动物模型中看似有效的治疗方法在人类身上并不奏效。
“传统动物模型，如小鼠，在神经科学研究中非常有价值且具有重要作用，但它们无法完全捕捉人类脑细胞的生物学复杂性，”姜鹏说。
使用嵌合脑模型提供了一种解决这个问题的有希望的方法。
“通过创建人-啮齿类动物嵌合脑模型，研究人员可以更准确地了解人类大脑发育、认知功能以及神经系统疾病的进展，”姜鹏说。“这些嵌合模型还为探索基于人类干细胞的疗法提供了新的机会，例如在神经退行性疾病中替换受损或死亡的人类神经细胞的方法。”
其他参与撰写这篇综述的罗格斯大学科学家包括博士生马子源（Ziyuan Ma）和亚历山德罗·斯蒂拉诺（Alessandro Stillitano）。他们都来自细胞生物学与神经科学系。
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