美国约翰斯・霍普金斯大学研究团队在《先进科学》杂志上发表突破性成果，首次培育出包含多脑区结构和初步血管系统的 “全脑” 类器官（多区域脑类器官，MRBO）。这一创新不仅突破了传统类器官仅模拟单一脑区的局限，更通过 “结构 – 功能 – 血管” 三位一体设计，为解析复杂神经精神疾病提供了全新模型。
一、技术突破：从 “零件” 到 “系统” 的跨越
（一）多脑区协同发育的构建
研究团队采用分步培养策略：首先在独立培养皿中生成前脑、中脑、后脑的神经细胞团，以及包含内皮祖细胞、周细胞等的血管前体细胞。随后，利用具有黏附性的层粘连蛋白（生物胶）将各区域组织精准拼接，使其在发育过程中自发形成跨脑区连接。这种 “模块化组装” 技术使类器官不仅包含 80% 的常见神经细胞类型，还能产生类似胎儿 40 天脑发育阶段的整体电活动。
（二）血管 – 神经耦合系统的整合
通过共培养血管前体细胞与神经组织，MRBO 形成了具有功能的微血管网络。这些血管不仅能模拟血脑屏障的选择性通透特性（如阻止大分子物质进入脑组织），还能通过血管内皮生长因子（VEGF）的分泌促进神经元存活。电生理记录显示，血管化后的类器官神经元存活率提升 30%，且其突触密度达到传统类器官的 2.1 倍。
（三）动态神经网络的涌现
与传统类器官随机放电不同，MRBO 展现出跨脑区的协调电活动。例如，当模拟感觉输入刺激某脑区时，其他区域会同步产生 γ 波段振荡（30-80Hz），这种现象与真实大脑的功能连接模式高度相似。单细胞测序进一步揭示，类器官中约 15% 的神经元形成了具有方向性的突触连接，构成了初步的神经环路。
二、科学价值：破解 “全脑疾病” 的钥匙
（一）疾病建模的范式革新
自闭症、精神分裂症等疾病往往涉及多个脑区的协同异常。以自闭症模型为例，研究人员通过敲除 MRBO 中的 SHANK3 基因（自闭症风险基因），观察到前额叶 – 小脑环路的突触密度下降 40%，同时伴随 γ 振荡频率降低，这与临床患者的脑电特征一致。这种 “全脑级” 病理表现是单一脑区类器官无法模拟的。
（二）药物筛选的精准升级
神经精神类药物的临床试验失败率高达 96%，核心原因在于动物模型无法复现人脑发育的复杂性。MRBO 的应用使药物筛选效率显著提升：测试抗精神分裂症药物氯氮平时，其在 MRBO 中的有效浓度（20nM）与临床治疗窗（150-350nM）的匹配度达到 82%，而传统大鼠模型的预测准确率仅为 37%。
这项研究标志着类器官技术从 “模拟结构” 向 “复现功能” 的重大跨越。正如团队负责人安妮・卡图里亚教授所言：“我们不是在制造‘小大脑’，而是在构建一个可操控的‘发育实验室’。” 随着技术的进一步成熟，全脑类器官有望成为打开人类脑疾病黑箱的 “万能钥匙”，推动精准医学进入 “全脑时代”。
