如果把一小团人类脑组织放进小鼠的大脑里,它能长成什么样?
过去开展脑类器官移植,研究人员把人源神经组织放进动物脑内,它可以存活、成熟,也能和周围神经建立一些联系,但留给它的空间终究有限。小鼠自己的大脑已经在那里,想让外来的组织大规模生长并不容易。
)移植到留下的脑区空腔中。结果,这些人源组织不仅成功存活,还大范围生长,最终占据了大部分皮层区域。
DOI:10.1038/s41586-026-11032-2
研究者首先针对发育中的小鼠背侧和内侧端脑进行遗传操作,让它们大部分新皮层和海马无法正常形成。结果,这类小鼠的总脑组织体积比对照组减少了大约一半。因此,小鼠颅腔里出现了一大片过去没有的空间。
随后,研究者在小鼠出生早期,把4个人类皮层类器官移植到这里,并把这种新的模型称为(xenocortical mouse)。
研究者首先构建皮层和海马大幅减少的小鼠,为人源皮层类器官提供更大的生长空间
这些类器官的「长势」相当明显。研究人员共观察了29只接受移植的小鼠,移植物成功存活率达到86.2%。
不仅如此,从移植后2个月到3个月,人源组织的体积还扩大了约4.7倍。到了3个月时,研究者通过MRI计算发现,人类皮层类器官来源的组织已经占到小鼠合并皮层组织体积的91.9%。
人类皮层类器官移植后在小鼠颅内大规模生长
不过,体积大还只是第一步。这片越来越大的组织,究竟有没有长出人类大脑皮层的模样呢?
研究者进一步对移植物进行了。结果发现,其中已经出现了深层和浅层谷氨酸能神经元、神经祖细胞、少突胶质细胞祖细胞,以及星形胶质细胞等多种细胞类型。
再根据这些细胞的转录组特征进行推算,到了分化约24周时,其中谷氨酸能神经元的成熟程度,大致已经走到了人类胎儿妊娠中期偏后的皮层发育阶段。
可见,这片组织在一步步经历类似人类皮层发育的过程,逐渐形成了包含多种细胞类型的神经组织。
那么,细胞有了,形态也越来越像了,它们究竟有没有真正「工作」起来?
研究者接着把
。结果同样可以看到移植物中成簇出现的电活动,而且不同深度的区域还能在同一时间出现同步信号。这也意味着,这些神经元开始彼此连接、协同活动,逐渐组织成一个能够产生协调电活动的神经网络。
活体成像显示,人源皮层组织能够产生自发的同步神经活动,钙信号从局部起始后扩散至大片移植物;电生理记录也观察到了同步的网络活动
但要说脑内多出这么大一片人源组织,这些XCX小鼠会不会出现变化呢?
研究者进一步分析之后发现,XCX小鼠的基本运动能力总体还在。无论是跑动速度,还是其他基础运动指标,它们都没有出现明显的整体运动障碍。
接下来,他们把小鼠放进
实验中,XCX小鼠依然存在明显缺陷。总体而言,上述研究揭示了,人源皮层组织能够在小鼠脑内大规模生长、分化出多种神经细胞并形成一定的同步神经活动,还能部分改善宿主的学习记忆表现,但复杂认知功能仍存在明显缺陷。
参考资料:[1]Kaganovsky K, Kelley KW, Gschwind T, et al. Developmental xenocortication using human-derived organoids in mice. Nature. 2026. doi:10.1038/s41586-026-11032-2.