器官移植是解决人类器官功能衰竭的重要措施，目前人类在心肺肾皮肤等器官移植方面已经非常成熟，但对大脑移植一直只能是伦理探讨的层面，多数人认为大脑不能移植，但是部分结构的大脑移植应该没有问题，这本身和其他功能器官移植没有区别。但是大脑移植怎么做，也许最近关于人类类脑在大鼠体内存活的研究技术，给人类大脑组织移植提供了技术支持。例如某一些因为外伤导致部分大脑缺失的患者，能否利用其自身的神经干细胞，培养出类脑结构，然后通过外科手段填补到患者大脑内，以帮助其恢复部分大脑功能。至少这个研究给人类脑组织移植提供了技术思路。

 Human ‘mini-brains’ implanted in rats prompt excitement — and concern (nature.com)

一项研究表明，移植到老鼠体内的微型人脑样结构可以发送信号，并对老鼠胡须捕捉到的环境线索做出反应。从人类干细胞中生长的神经元可以与活的啮齿类动物的神经细胞接触，这一证明可能会带来一种治疗人类大脑疾病的方法。

科学家们希望使用类脑器官——由人类干细胞生长的微小类脑结构——来研究人类发展的神经退行性疾病和神经精神疾病。到目前为止类器官只能模仿人类大脑。但是它们不能形成血管，因此不能接受营养，这意味着它们不能长时间生长。它们也没有接受到充分生长所需的刺激:在人类婴儿的大脑中，神经元的生长和与其他神经元连接的发展部分是基于来自感官的输入。

为了给脑类器官这种刺激和支持，加州斯坦福大学的神经科学家塞尔吉·帕斯卡(Sergiu Pasca)和他的同事们从人类干细胞中培养出这种结构，然后将它们注射到新生大鼠幼鼠的大脑中，期望人类细胞能与大鼠自己的细胞一起生长。研究小组将类器官放置在一个被称为躯体感觉大脑皮层的大脑区域，该区域接收来自老鼠胡须和其他感觉器官的信号，然后将信号传递到其他大脑区域，以解释这些信号。

人类脑细胞的成熟速度比老鼠脑细胞慢得多，因此研究人员不得不等待6个多月才能让类器官完全融入老鼠的大脑。帕斯卡在10月10日的新闻发布会上说，但当他们在实验结束后检查这些动物的大脑时，他们发现这种整合非常成功，几乎就像“在电路上加了一个晶体管”。

马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的分子生物学家Paola Arlotta对这一结果感到兴奋。“这是让类器官告诉我们更复杂的大脑属性的重要一步，”她说，尽管她认为移植程序可能仍然太昂贵和复杂，不能成为标准的研究工具。Arlotta补充说，下一步将是研究出个体的人类神经元——不仅仅是完全发育的类器官——是如何整合到老鼠的大脑中的。

Human neurons created from stem cells and transplanted into a rat brain (right) grow more fully than those cultivated in a dish (left).Credit: Stanford University

在他们10月12日发表在《自然》杂志上的报告中，研究人员描述了他们如何通过基因工程改造类器官中的神经元，使其在受到嵌在老鼠大脑中的光纤电缆的光刺激时放电。研究小组训练老鼠在打开灯的时候舔一舔喷口以获得水。之后，当研究人员将光线照射在杂交老鼠的大脑上时，老鼠会被提示去舔喷口，这意味着人类细胞已经融合得足够好，可以帮助驱动动物的行为。此外，当研究人员拨动老鼠的胡须时，他们发现人类感觉皮层中的细胞会做出反应，这表明这些细胞能够获取感觉信息。

为了证明他们在研究大脑疾病方面的工作前景，帕斯卡和他的同事还利用三个患有Timothy综合征的人的干细胞创造了类脑器官，这种遗传疾病会导致类似于自闭症的一些症状。这些微小的结构看起来和在培养皿中生长的其他大脑类器官一样，但当研究人员将它们移植到老鼠体内时，它们没有像其他老鼠那样长得那么大，它们的神经元也没有以同样的方式放电。

加州拉霍亚索尔克生物研究所的神经科学家Rusty Gage很高兴看到这些结果。2018年，他和一个研究团队发现，移植的人脑类器官可以整合到成年小鼠的大脑中2。老鼠没有大鼠那么长寿，所以Pasca和他的同事们希望，由于新生老鼠的大脑比成年动物的大脑更具可塑性，它们能够更好地接受新细胞。

“我们面临着挑战，”盖奇说。“但我相信移植手术将是一个有价值的工具。”

其中一些挑战是伦理方面的。人们担心创造啮齿类动物和人类的混血儿可能会伤害动物，或者创造出拥有类似人类大脑的动物。去年，由美国国家科学院、工程院和医学院组织的一个小组发布了一份报告，认为人脑类器官仍然过于原始，无法产生意识、获得类似人类的智力或获得其他可能需要法律监管的能力。帕斯卡说，他的团队的类器官移植没有引起大鼠癫痫发作或记忆缺陷等问题，似乎也没有明显改变动物的行为。

但是国家科学院小组成员Arlotta说，随着科学的进步，问题可能会出现。“我们不能只讨论一次就不管了，”她说。她补充说，对人类类器官的担忧需要与患有神经和精神疾病的人的需求进行权衡。脑类器官和人兽混合大脑可以揭示这些疾病的机制，并允许研究人员测试精神分裂症和双相情感障碍等疾病的治疗方法。“我认为作为一个社会，我们有责任尽我们所能，”阿洛塔说。