使用猪的器官如心脏和肾脏，移植给人类患者，已经初步获得成功，但大脑移植没有任何可行性，因为这完全颠覆了人的伦理学基础，换大脑意味着人体变成了动物。但是不等于人类的大脑不能使用动物的神经元，最近科学家验证了不同物种神经元相互借用的概念，为将来使用动物神经元修复人类大脑提供了概念可能性。

大鼠小鼠是不同物种，能这样实现作用，这意味着动物细胞用于人类疾病治疗存在可能性，神经元的修复是所有细胞修复中最不同的，实现这种概念验证的工作，有助于临床上实现神经损伤修复的应用技术的开发。类似的研究还有，过去曾经有研究将人类的神经元接种到小鼠大脑内，发现人类的神经元可以和动物脑内神经元建立突触联系，说明人类的神经元可以在动物脑内存活。反过来说，动物的神经元也有可能在人类大脑内生存下来，这样理论上我们就具备能源源不断的神经元材料用于人类患者。更重要的是，最新研究是疾病治疗和脑功能丧失层面的研究，大鼠的神经元能用于小鼠脑神经元丢失的疾病。人类的某些疾病如帕金森病，明确是一种多巴胺神经元的丢失，采用类似的移植策略，将有希望给患者进行功能重建。不过这两项研究只是在胚胎期进行“治疗”，将来如果能在成年后实施重建，那就更完美了。

两研究团队已经证明，将大鼠神经元添加到缺失关键细胞的小鼠大脑中，可以帮助这些器官恢复功能。这些实验能帮助科学家们更好地理解不同物种的大脑是如何发育的，甚至有助于培育带有人类器官的“嵌合体”猪，这些器官可用于人类移植。

研究人员过去已经成功生成了杂交或嵌合动物。其中包括带有大鼠器官的小鼠，包括胰腺，以及大脑中带有人类神经元的小鼠。但没有人清楚地展示过，大鼠神经元能否完全整合到小鼠的大脑回路中，以至于它们成为控制宿主动物行为的关键部分。

纽约市哥伦比亚大学的神经科学家Kristin Baldwin表示，神经元如何相互连接和激发，使得来自两个物种的细胞整合变得复杂。“神经元不仅仅是乐高积木，”她说。

早期整合

在4月25日发表在《细胞》杂志上的一篇论文中，Baldwin、达拉斯德克萨斯大学西南医学中心的分子生物学家Jun Wu及他们的同事们试图通过在小鼠发育的非常早期混合大鼠和小鼠神经细胞来测试这一点。

首先，他们以某种方式改造了一组小鼠的基因，摧毁了动物嗅觉系统中的一些神经元。这破坏了鼻子中的嗅觉神经元与更高大脑区域之间的回路，导致小鼠无法利用它们的嗅觉找到研究人员在笼子的各个地方埋藏的迷你饼干。

但是，当研究人员将大鼠干细胞注射到这样改造过的小鼠的囊胚——早期胚胎——时，这些细胞填补了大脑回路中的空缺。一旦小鼠长成成年，它们就能通过嗅觉找到它们的饼干。杀死小鼠神经元创造了“生态位”，供大鼠细胞在动物的嗅觉回路以及其他身体部位的各个地方定居，Baldwin说。她的小组现在正在研究用更有针对性的方法替换特定的小鼠神经元为大鼠细胞。

在第二组于4月25日发表在《细胞》杂志上的论文中，Wu和他的同事们开发了一种更激进的策略，将大鼠细胞引入小鼠的大脑。使用C-CRISPR——一种遗传编辑工具，能在多个位置切割基因以确保它们被完全失活——研究人员消除了一组小鼠囊胚中名为Hesx1的基因的每一个痕迹。这个基因控制着前脑的发育：大脑中的一个大区域，协调动物的大部分行为。

当研究人员让这些没有前脑的囊胚发育成小鼠时，这些动物在出生后不久就死亡了。但是当Wu和他的团队将大鼠干细胞注入囊胚时，发育出来的前脑完全由大鼠细胞构成。一旦小鼠长大，它们看起来很健康，行为似乎也正常，尽管Wu说很难确定它们与正常小鼠之间是否存在任何微妙的行为差异。

加州斯坦福大学的干细胞生物学家Hiro Nakauchi同意这将是困难的。他实验室的研究人员曾经尝试通过给它们大鼠脑细胞来使小鼠“更聪明”，但当他们意识到有无这些细胞的啮齿动物之间的差异太小，以至于在不测试大量杂交动物的行为的情况下统计上无法检测时，他们放弃了努力。尽管如此，Nakauchi说，新的论文是对嵌合动物大脑的细致分析——这是他感到兴奋的事情。“这是我一直在等待的，”他说。

‘迷人的生物学’

Wu和Baldwin说，他们的研究解决了一些关于培育嵌合体的长期关切，特别是为了将动物如猪的组织或器官移植到人体内的目的。除了伦理考虑外，还有一个担忧是人类身体会排斥移植的嵌合器官。但由于团队在小鼠发育的非常早期——远在胚胎形成免疫系统之前——添加了大鼠细胞，动物的身体从未学会识别这些细胞为外来物，也从未攻击它们。

另一个担忧是物种发育速率的不匹配。然而，团队发现，小鼠大脑的发育速度与正常情况下相同，而不是按照大鼠通常较慢的速度发育。

纽约州立大学布法罗分校的生理学家Jian Feng说：“从这个[大鼠-小鼠]嵌合体中可以学到很多迷人的生物学。”他不奇怪大鼠细胞遵循了小鼠发育“时钟”的节奏。在2020年，他的小组发表了一篇关于他们设计含有多达4%人类细胞的小鼠胚胎的论文。胚胎在受孕后17天开始发育人类红细胞——比人类胚胎中这些细胞发育的时间要早得多——这表明人类细胞也可能遵循宿主的分子指令。

Wu说，他的实验室现在计划使用为这些研究开发的技术，通过将野生啮齿动物物种的细胞移植到实验室小鼠中来制造嵌合体。他说，研究野生啮齿动物很困难，因为它们很难在圈养环境中维持和繁殖。但是，从它们的组织样本中制造干细胞并将它们插入小鼠囊胚中，可能允许研究人员研究这些其他物种的大脑是如何发育和功能的。

Functional sensory circuits built from neurons of two species: Cell