奧地利ISTA研究團隊開發(fā)新類腦器官模型,揭示病毒感染對胎兒神經(jīng)系統(tǒng)的影響-肽度TIMEDOO

類器官技術在科學與醫(yī)學領域引發(fā)變革,為疾病模型建立、藥物測試及發(fā)育過程研究提供了全新平臺。盡管類器官并非人體器官的完全復制品,但它們能夠提供重要的生物學見解。

奧地利科學技術研究所(Institute of Science and Technology Austria,ISTA)Sandra Siegert教授團隊近日在《Journal of Neuroinflammation》發(fā)表最新研究,介紹了一種新型腦類器官模型,該模型首次引入小膠質細胞(microglia),能夠更準確地模擬炎癥反應及其治療過程。該研究揭示了胎兒神經(jīng)系統(tǒng)在風疹(Rubella)等病毒感染下的應激反應,為藥物安全性測試,尤其是孕期藥物使用的研究,提供了重要參考。


小膠質細胞:大腦的“巡邏者”

小膠質細胞是人類大腦中的特殊細胞,它們就像一名細心的護林員,負責巡邏大腦環(huán)境,檢測病原體,并在發(fā)現(xiàn)感染時啟動抗炎反應,清除有害物質。此外,小膠質細胞還調控神經(jīng)元(neurons)的數(shù)量及其連接方式,確保成年后大腦功能的正常運作。

Sandra Siegert教授的研究團隊長期關注小膠質細胞在胚胎發(fā)育過程中與神經(jīng)元的相互作用,并利用腦類器官(brain organoids)技術探索其在大腦發(fā)育中的作用。

在該團隊的最新研究中,他們首次在腦類器官中引入小膠質細胞,并利用熒光標記技術確認了這些細胞成功整合到組織結構中。Siegert回憶道:“當我看到一個類器官中充滿了整合良好的小膠質細胞,并觀察它們如何分布時,真的非常激動。”


病毒感染如何影響胎兒大腦?

風疹是一種常見的病毒感染,其典型癥狀是從面部開始蔓延至全身的紅色小斑點。對于兒童和成人而言,風疹通常表現(xiàn)溫和,但孕期感染可能會導致嚴重的胎兒發(fā)育問題。風疹屬于“TORCH”感染(弓形蟲病Toxoplasmosis、其他感染Others、風疹Rubella、巨細胞病毒Cytomegalovirus、單純皰疹病毒Herpes simplex),這些病原體可通過母體傳染給胎兒,影響胎兒大腦發(fā)育,增加成年后罹患精神疾病(如精神分裂癥)的風險。

研究團隊為了模擬風疹對胎兒大腦的影響,使用了一種可被識別為病毒成分的合成分子,并比較了含有小膠質細胞不含小膠質細胞的腦類器官在病毒感染后的表現(xiàn)。

研究發(fā)現(xiàn),病毒感染會干擾小膠質細胞的功能,使其觸發(fā)異常的炎癥反應,導致過量神經(jīng)元增殖。這可能影響神經(jīng)網(wǎng)絡的正常組裝,從而引發(fā)神經(jīng)發(fā)育缺陷

Siegert解釋道:“我們發(fā)現(xiàn),如果沒有小膠質細胞,實驗系統(tǒng)無法真實反映病毒感染對神經(jīng)系統(tǒng)的負面影響。因此,在研究炎癥相關神經(jīng)疾病時,腦類器官模型必須包含小膠質細胞。”


孕期用藥的困境:布洛芬(Ibuprofen)是否安全?

目前,風疹尚無特效抗病毒治療,常見的應對方式是使用抗炎藥物,如布洛芬(Ibuprofen)。為了研究布洛芬對胎兒大腦的影響,團隊向被病毒感染的腦類器官中加入該藥物,并觀察其作用。

結果表明,布洛芬能夠減輕炎癥介導的病理變化,并恢復神經(jīng)元的正常環(huán)境。這一作用的關鍵在于小膠質細胞的存在,因為布洛芬能夠抑制炎癥酶COX 1 和 COX 2,其中COX 1主要存在于小膠質細胞中

Siegert總結道:“我們的研究表明,在研究神經(jīng)炎癥及其藥物治療時,必須使用包含小膠質細胞的腦類器官模型,否則關鍵影響可能會被忽略?!?/p>

然而,盡管布洛芬和對乙酰氨基酚(Paracetamol)等止痛藥被認為對成人安全,它們在孕婦中的安全性尚未經(jīng)過充分測試。由于倫理問題、成本因素及法律風險,許多藥物缺乏針對孕期使用的臨床試驗,導致不少藥物被“非適應癥使用”(off-label use)。


類器官研究的未來:更精準的孕期藥物安全評估

Siegert團隊開發(fā)的新型腦類器官模型,為未來研究提供了重要工具。這一模型不僅能夠揭示病毒感染對胎兒大腦的影響,還可用于測試藥物的安全性,為孕期用藥提供更科學的依據(jù)。

隨著類器官技術的不斷進步,這一領域的研究將進一步推動精準醫(yī)學的發(fā)展,助力孕期健康管理,降低胎兒神經(jīng)系統(tǒng)疾病的風險。

參考文獻:Microglia determine an immune-challenged environment and facilitate ibuprofen action in human retinal organoids,?Journal of Neuroinflammation?(2025).?DOI: 10.1186/s12974-025-03366-x

編輯:王洪

排版:李麗