研究人员通过将小胶质细胞（大脑免疫细胞）整合到实验室培养的大脑类器官中，发现了其在早期人类大脑发育中的重要作用。这一突破使科学家能够了解小胶质细胞如何影响脑细胞的生长和发育，可能彻底改变我们对大脑发育和疾病的理解。

研究揭示了一条独特的途径，小胶质细胞通过调节胆固醇水平与其他脑细胞相互作用，而胆固醇对神经元的结构和功能至关重要。异常的胆固醇代谢与神经系统疾病相关，因此这项研究为未来治疗提供了希望。

关键发现

• 小胶质细胞：作为大脑的免疫细胞，小胶质细胞通过调节胆固醇水平在早期人类大脑发育中发挥关键作用，胆固醇对神经元的结构和功能至关重要。

• 类器官模型：实验室培养的整合小胶质细胞的大脑类器官为研究早期大脑发育中小胶质细胞与神经元的相互作用提供了宝贵工具。

• 胆固醇代谢异常：大脑中胆固醇代谢异常与阿尔茨海默病和帕金森病等神经系统疾病相关。

• 来源：ASTAR

研究背景

一个国际科学家团队揭示了小胶质细胞在早期人类大脑发育中的重要作用。小胶质细胞是大脑中的免疫细胞，充当其专属防御团队。通过将小胶质细胞整合到实验室培养的大脑类器官中，科学家能够模拟发育中人类大脑的复杂环境，以了解小胶质细胞如何影响脑细胞的生长和发育。

这项研究代表了人类大脑类器官发展的重大飞跃，并可能显著影响我们对大脑发育和疾病的理解。

研究方法

为了研究小胶质细胞在早期人类大脑发育中的关键作用，新加坡免疫学网络（SIgN）的科学家团队利用尖端技术创建了称为类器官的脑样结构，这些类器官也被称为“迷你大脑”。这些大脑类器官与人类大脑的发育非常相似。然而，之前的模型缺乏小胶质细胞，这是早期大脑发育的关键组成部分。

为了填补这一空白，A*STAR的研究人员设计了一种独特的方案，将从小胶质细胞样细胞引入到用于创建大脑类器官的相同人类干细胞中。这些引入的细胞不仅表现得像真正的小胶质细胞，还影响了类器官中其他脑细胞的发育。

研究发现

这项研究的不同之处在于发现了一条小胶质细胞与其他脑细胞相互作用的独特途径。研究发现，小胶质细胞在调节大脑中的胆固醇水平方面起着至关重要的作用。

小胶质细胞样细胞被发现含有胆固醇的脂滴，这些脂滴被释放并被类器官中的其他发育中的脑细胞吸收。这种胆固醇交换显著增强了这些脑细胞（尤其是其祖细胞）的生长和发育。

胆固醇占大脑总胆固醇含量的约25%，对神经元的结构和功能至关重要。异常的胆固醇代谢与多种神经系统疾病相关，包括阿尔茨海默病和帕金森病。

研究意义

新加坡国立大学医学院的微生物学和免疫学系副教授Veronique Angeli表示：“小胶质细胞对大脑发育的关键作用一直是已知的，但其具体作用仍然知之甚少。我们的发现特别有影响力，因为我们终于了解了胆固醇是如何运输的。我们接下来的重点将是找出如何调节胆固醇释放以优化大脑发育，并减缓或预防神经系统疾病的发生。”

未来方向

A*STAR的SIgN高级首席研究员、该研究的资深作者Florent Ginhoux教授表示：“理解小胶质细胞在大脑发育和功能中的复杂作用是一个活跃的研究领域。我们的发现不仅推动了我们对人类大脑发育的理解，还可能影响我们对脑部疾病的认识。这为未来研究神经发育条件和潜在疗法开辟了新的可能性。”

该研究的合著者、KK妇女儿童医院生殖医学科高级顾问Jerry Chan教授补充说：“目前缺乏研究小胶质细胞与发育中大脑相互作用的工具。这阻碍了对小胶质细胞相关疾病的理解，这些疾病在自闭症、精神分裂症等早期发育条件以及阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病中起着重要作用。这些新型小胶质细胞相关大脑类器官的开发为我们研究早期大脑发育中小胶质细胞与神经元之间的复杂相互作用提供了机会。这可能使我们能够研究小胶质细胞在疾病中的作用，并找到开发新疗法的方法。”

参考文献

1. “iPS-cell-derived microglia promote brain organoid maturation via cholesterol transfer” by Jerry Chan et al. Nature (2023).