寨卡病毒（Zikavirus）疫情出現在研究大腦的新干細胞技術(shù)正在完善及進(jìn)行測試之時(shí)。在4月22日的《細胞》（Cell）雜志上，來(lái)自約翰霍普金斯大學(xué)醫學(xué)院的研究人員將一種腦區域特異性類(lèi)器官（organoids）公諸于世，它在三維空間中展示了寨卡病毒影響人類(lèi)大腦的機制。這些類(lèi)器官數據支持了寨卡病毒偏好感染神經(jīng)干細胞，及損傷程度差異取決于感染時(shí)間的這些觀(guān)點(diǎn)。

　　多年來(lái)大腦類(lèi)器官（也叫微型大腦）一直被積極地用于研究之中，然而高昂的成本、大多數實(shí)驗室無(wú)法獲得，以及棘手的實(shí)驗方案阻礙明確的對照實(shí)驗限制了它們。由宋紅軍（HongjunSong）和明國麗（Guo-LiMing）領(lǐng)導的研究小組，通過(guò)3D打印微型的旋轉生物反應器，來(lái)利用人類(lèi)干細胞批量生產(chǎn)出腦區域特異性類(lèi)器官，解決了這些問(wèn)題。

　　宋紅軍和明國麗是一對神仙眷侶，他們早在北京大學(xué)讀書(shū)的時(shí)候就已經(jīng)相戀了，現在兩人在事業(yè)上又相輔相成，共同在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域取得了一個(gè)又一個(gè)的成就，聯(lián)合署名發(fā)表在Cell、PNAS、NatNeurosci等國際權威學(xué)術(shù)期刊上的研究論文已達70余篇。

　　今年3月初，宋紅軍、明國麗參與的一個(gè)研究小組在CellStemCell雜志上發(fā)表論文，幫助將寨卡病毒感染與神經(jīng)干細胞死亡聯(lián)系到一起，但這些先導實(shí)驗是在二維組織培養物中完成，無(wú)法完全重演正常大腦發(fā)育的一些特征。

　　這些生物反應器使得研究人員能夠做他們想做的研究——即在發(fā)育神經(jīng)組織中觀(guān)察寨卡病毒感染。“當出現寨卡病毒危機之時(shí)，我們看到我們擁有了完美的系統來(lái)研究這一病毒的影響，”約翰霍普金斯大學(xué)醫學(xué)院細胞工程學(xué)研究所干細胞項目負責人宋紅軍說(shuō)。

　　這些微型生物反應器可用生成三種類(lèi)型的腦區域特異性類(lèi)器官（前腦、中腦和下丘腦），它們可以存活及生長(cháng)長(cháng)達100天。這一時(shí)間跨度允許研究人員在與極早期和中期妊娠相當的發(fā)育階段中誘導寨卡病毒感染。三維實(shí)驗復制出了以往的研究發(fā)現：寨卡病毒喜歡感染神經(jīng)干細胞，支持了在懷孕的前三個(gè)月發(fā)育大腦風(fēng)險最大這一臨床發(fā)現。

　　約翰霍普金斯大學(xué)醫學(xué)院神經(jīng)學(xué)教授明國麗說(shuō)：“當受到寨卡病毒感染時(shí)，類(lèi)器官要小得多，它們不會(huì )有效地生成神經(jīng)元。在后期，你仍然可以看到病毒偏好感染神經(jīng)祖細胞，盡管也感染了一些神經(jīng)元，細胞死亡和增殖減少與我們在二維培養物中觀(guān)察到的結果相一致。”

　　宋紅軍說(shuō)：“來(lái)自寨卡病毒的數據確實(shí)凸顯了這一模型系統的能力，我們可以在這一系統中研究疾病的不同階段，觀(guān)察感染背后的機制。有了這一生物反應器，現在這一模型有能力作為潛在療法的臨床前試驗基地。”

　　當前，研究人員正向科學(xué)界提供他們Cell論文中的技術(shù)，并在這些類(lèi)器官上測試一些FDA批準的化合物，看看是否有任一種化合物可以控制寨卡病毒感染，如何將一種潛在的寨卡病毒療法傳送給胎兒是未來(lái)的另一個(gè)挑戰。

　　有關(guān)類(lèi)器官的研究

　　類(lèi)器官是指在實(shí)驗室中培養，模擬器官自然形成過(guò)程的組織團塊。近年來(lái)，各個(gè)領(lǐng)域的研究人員都已經(jīng)開(kāi)始利用人類(lèi)干細胞培育微型器官，來(lái)更好地了解發(fā)育和疾病，加速新藥開(kāi)發(fā)。

　　2014年，由紀念斯隆凱特林癌癥中心領(lǐng)導的一項研究，第一次證實(shí)了可以在實(shí)驗室培育出源自人類(lèi)前列腺腫瘤的類(lèi)器官，為研究人員提供了一個(gè)令人興奮的新工具來(lái)測試癌癥藥物和個(gè)體化的癌癥療法。研究結果發(fā)表在Cell雜志上。

　　2014年，美國科學(xué)家在實(shí)驗室成功引導人類(lèi)干細胞經(jīng)過(guò)胚胎階段發(fā)育，培養出微型“胃”。雖然這塊活組織比一粒芝麻大不了多少，卻有著(zhù)和人胃一樣的腺體結構，甚至還能容納腸道菌。研究人員指出，該研究打開(kāi)了一扇窗，讓人們看到在人類(lèi)胚胎變形階段細胞是怎樣發(fā)育成器官的。

　　2015年5月，研究人員利用由癌癥患者腫瘤衍生出的三維（3D）類(lèi)器官，接近復制出了原發(fā)腫瘤的一些關(guān)鍵特性。這些“類(lèi)器官”培養物適用于大規模的藥物篩查來(lái)檢測與藥物敏感性相關(guān)的一些遺傳改變，為采用個(gè)體化治療改善癌癥患者的臨床結局鋪平了道路。他們將這項研究發(fā)表在Cell雜志上。

　　同年，馬普研究所的ThomasF.Meyer領(lǐng)導研究團隊建立了長(cháng)期穩定的輸卵管3D類(lèi)器官。他們找到了能滿(mǎn)足輸卵管細胞特殊需求的培養條件，確保了輸卵管成體干細胞的存活，并幫助這些干細胞增殖和分化。這項研究發(fā)表在NatureCommunications雜志上。

　　科學(xué)家已經(jīng)將自閉癥患者的皮膚細胞誘導轉化成多功能干細胞，并在培養皿中培育為微型大腦，揭示了孤獨癥令人意外的發(fā)病機制。研究人員稱(chēng)，這種方法允許他們克服理解疾?。ㄈ缱蚤]癥，精神分裂癥等）的困難，包括影響與疾病復雜性相關(guān)的大腦發(fā)育的困難以及研究人類(lèi)組織的發(fā)展過(guò)程中困難。

　　來(lái)自康奈爾大學(xué)的研究人員們，人工合成了一種功能性的免疫器官，它可以分泌出抗體，而且可以在完全離體的情況下，在實(shí)驗室里被操控。這個(gè)第一次人工合成的，獨一無(wú)二的免疫器官是在A(yíng)nkurSingh實(shí)驗室內完成的，此項研究結果在線(xiàn)發(fā)表于Biomaterials雜志上。

　　最近在心臟組織方面也有一些新進(jìn)展，如皮膚干細胞培育出人類(lèi)“迷你”心臟，助力篩查藥物和SciRep：使用iPS細胞制造出迷你心肌組織，可以用于藥物測試。