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植入老鼠大腦中的「類人腦」（brain organoid）會對老鼠產生哪些影響？近期一項來自美國史丹佛大學（Stanford University）神經科學家巴斯卡（Sergiu Pasca）的研究，將類人腦結構移植到新生小幼鼠的大腦中，創造出一個神經元互相接合的「人鼠混合大腦」。

什麼是類人腦？這是一種從人類幹細胞中生長出來、能模仿人腦的微型大腦結構，可以協助科學家研究人類神經退化性疾病與精神疾病。由於類人腦不會發育出血管，因此無法獲得營養也不會成長；此外，也因為類人腦結構沒辦法獲得成長所需的刺激，所以它的神經元無法與其他神經元建立連結。新生幼鼠的大腦較成年老鼠的大腦更具可塑性且能接收新細胞，為了提供類人腦發育的刺激與支持，巴斯卡與團隊將類人腦注入新生幼鼠大腦的體感覺皮質區（somatosensory cortex），此區域會接收來自老鼠鬍鬚與其他感覺器官的訊號，並將訊息傳到其他能解釋訊號的腦區。

（123RF）

由於人類腦細胞的成熟時間比老鼠的腦細胞晚，因此研究人員必須等待六個月以上的時間，才能使類人腦組織完全融入老鼠大腦。在上（10）月12日發表於《自然》（Nature）期刊的研究裡，團隊描述他們如何對類器官（organoid）的神經元進行基因改造。當嵌入於老 鼠腦內的光纖接受到光線刺激時，神經元便會產生反應。此外，他們也訓練老鼠在受到光線刺激時會舔嘴、尋找水喝。之後當研究人員將光照射到人鼠混合大腦時，老鼠出現舔嘴的行為，顯示類人腦的神經元與老鼠神經元已完成整合，能夠驅動老鼠的行為。在研究人員戳老鼠鬍鬚時，他們也發現在感覺皮質中的人類細胞會發出反應，顯示這些細胞能夠獲取感覺訊息。

為了證實小鼠在研究腦部疾病的前景，巴斯卡團隊取得了三名患有提摩西症候群（Timothy syndrome）〔註〕的人體幹細胞，並從幹細胞中培育出類人腦。雖然此組織在培養皿中的結構與一般的類人腦相同，但當它被移植到老鼠腦內時並不像一般的類人腦一樣會生長， 且神經元也不會以同樣的方式放電，顯示此類人腦組織在連接了老鼠大腦中的神經元後，提摩西症候群突變的神經元將影響它的發育。

〔註〕提摩西症候群是一種罕見的遺傳疾病，會影響患者的心臟與其他身體器官。罹患提摩西症候群的患者生理表現、認知能力會受到影響，可能出現與自閉症類群障礙（autistic spectrum disorder, ASD）相似的症狀。

隨著科學的進展，這類將人類細胞移植到動物身上的研究愈來愈多。一些民眾與倫理學家也擔心這種具有「混合器官」的老鼠可能會傷害到動物或創造出具有人類大腦的動物。不過，目前巴斯卡團隊創造出的類人腦還處於原始狀態，無法產生意識、獲得類似人類 的智力，且類器官移植並未導致小鼠出現癲癇、記憶力衰退或改變行為等問題。

類人腦與動物－人類混合大腦能協助我們揭開一些疾病的潛在機制，並允許科學家研究思覺失調症（schizophrenia）與雙極性情感症候群（bipolar disorder）等精神疾病的治療方法。

儘管如此，美國國家學院小組成員阿洛塔（Paola Arlotta）依舊不忘提醒，我們對人體類器官的擔憂與精神疾病患者需求之間仍必須取得平衡。
 

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來自美國威斯康辛大學麥迪遜分校（University of Wisconsin-Madison）的生物倫理學家查羅（Alta Charo）與其他倫理學家則認為，大眾可能很難理解為什麼要做這些研究、該如何進行研究等問題。未來若進行神經嵌合體研究的科學家能更頻繁地分享他們所做的研究，或許能更增進大眾對這類型研究的了解並消除他們心中的不安。

延伸閱讀
1.Reardon, S. (2022, October 12). Human Brain Cells Implanted in Rats Prompt Excitement — and Concern. Nature. https://www.nature.com/ articles/d41586-022-03238-x
2.Powell, K. (2022, August 3). Hybrid Brains: The Ethics of Transplanting Human Neurons into Animals. Nature. https://www.nature.com/ articles/d41586-022-02073-4