Rho-associated kinases inhibitors(Beijing Puqi)

在大规模生产诱导多能干细胞（iPSC）的过程中，确保其质量和多能性以满足临床需求面临着诸多挑战。iPSC的多能状态极为敏感，且对培养基质有较强的依赖性。为了实现可放大的干细胞生物工艺，必须采用能够实时监测细胞分化、生长状态及活性的标记物。此外，开发适合的细胞培养模式，以支持高质量的悬浮干细胞生长，是实现工业化规模生产的关键。本文将综述在iPSC的诱导、扩增和生产过程中，如何通过优化培养基、悬浮培养模式和监测技术来维持其质量和多能性。 干细胞生产的最新进展以及挑战 干细胞疗法，包括组织移植和药物发现等应用，已被广泛用于治疗多种临床适应症，特别是在肿瘤、心脏病、免疫疾病和神经疾病等领域。因此，干细胞研究的核心目标之一是在保持细胞分化精确控制的同时，优化细胞生长策略。传统上，胚胎干细胞（ESC）因其固有的多能性而被视为细胞治疗的理想选择，这种多能性使得细胞能够分化为任何特定的细胞类型。ESC的发现为再生医学以及多种病理疾病的治疗提供了巨大的潜力。无论干细胞的来源如何，ESC在增殖过程中必须进行自我更新以维持其多能性，同时抑制向特定细胞类型的分化。 在2007年，Yamanaka及其团队实现了干细胞研究领域的一项重大突破，成功地将人类体细胞转化为具有与人类胚胎干细胞（hESC）相似的基因表达谱和多能性的细胞。这些细胞被命名为人类诱导多能干细胞（hiPSC）。iPSC的产生避免了从胚胎中提取干细胞所带来的伦理问题，使其成为研究和临床应用的一个更为有利的平台。由于其固有的自我更新能力、多能性以及相对较低的免疫原性，iPSC成为一种极具前景的、来源于患者的无限细胞资源，可用于人类遗传疾病的建模和毒理学研究，从而降低了药物开发和临床试验的总体成本和相关风险。凭借其多方面的能力，iPSC技术仍然是个性化细胞治疗和再生医学领域的一个有前途的科学工具。 目前，临床细胞治疗和人类组织再生需要大量（10^8至10^10）符合现行良好生产规范（cGMP）的临床级干细胞。然而，由于多能干细胞对支持基质的依赖以及其多能状态的敏感性，将细胞培养放大到所需规模仍面临重大挑战。在收获过程中，iPSC的最终质量取决于其代谢状态；具体而言，维持多能状态和自我更新对于生产临床级iPSC至关重要。因此，监测细胞分化状态、生长状态和活性的内在标记方法对于大规模生产具有重要意义。此外，现有平台正在不断优化，以满足cGMP标准，从而有效地将生物工艺放大到临床生产环境。本文将重点介绍iPSC细胞培养方法的最新进展，包括培养基、悬浮模式和监测技术，这些方法在一定程度上保持了iPSC的质量和多能性，以满足临床生产的需求。此外，我们还将探讨未来可能提高iPSC生物工艺效率和产量的技术。 从异质细胞群中分离iPSC 许多信号能够激活干细胞分化，因此，细胞培养条件的微小变化或对细胞的应激可能导致细胞群体的异质性分化。这构成了一个严重的安全问题，因为分化细胞的污染可能在细胞移植受体中引发潜在的肿瘤或畸胎瘤形成。然而，干细胞分化也可能自发发生，例如在细胞外基质中长期培养时观察到的间充质干细胞（MSC）的情况。为了调节这种类型的反应并保存用于未来应用的多能干细胞（PSC），已经应用了分离多能细胞和分化细胞的细胞分选方法。荧光活化细胞分选（FACS）和微孔粘附是流行的高通量方法，用于基于定义的多能性特征分离细胞，通过细胞培养条件增强多能性标记阳性干细胞的选择性。对于iPSC，当添加四种抑制剂的小分子混合物（SMC4培养基）时，分选后观察到SSEA4/TRA-1-81阳性iPSC克隆比在传统重编程培养基中分选的细胞衍生克隆增加了55倍。尽管FACS是高度自动化和标准化的，但分选单个细胞以产生稳定的多能细胞克隆仍然是一项劳动密集型且耗时的工作。因此，能够产生多能细胞群体作为池培养的方法是首选的，因为池可以保持多能标记物的长期稳定表达。为此，使用细胞表面标记抗体的磁激活细胞分选（MACS）方法已被用于生成iPSCs池。在这种情况下，用TRA-1-60和SSEA4抗体进行一轮异质性细胞池分选后，TRA-1-60和SSEA4阳性细胞的数量分别增加了28%和11%。另外几轮的MACS进一步富集了表达多能性标记的细胞群体。一般来说，MACS是比FACS更好的方法，因为它可以轻松快速地同时在多个样品上进行，同时仅对细胞施加较小的剪切应力。 尽管细胞分选技术在基于形态学和表面标志物表征干细胞群体方面表现出有效性，但其在分离动物或临床研究级别的多能干细胞方面的广泛应用仍受到限制。这主要是由于GMP级抗体的高昂成本以及临床级FACS设备和专业技能的有限可用性。因此，在未来的细胞治疗临床试验中，迫切需要开发可放大的平台，以生成可靠、均一且安全的临床级多能干细胞群体。 最佳iPSC培养基及培养基的开发 在iPSC扩增过程中，确保其质量的关键步骤之一是使用经过良好表征的材料，其中细胞培养基和基质发挥着至关重要的作用。细胞培养基通过提供营养、矿物质和pH值的良好平衡，对维持健康且增殖的细胞至关重要。细胞培养基质则作为细胞粘附和增殖的支撑结构，通常被饲养层细胞或生长支持因子包裹，以进一步促进细胞的粘附和生长。使用完全表征的细胞培养系统对于控制良好的生物工艺过程至关重要，尤其是对于生产临床级别的生物样品。在过去十年中，iPSC培养基配方和基质已经得到了显著的发展，这主要得益于对维持iPSC细胞系多能性和整体工艺可放大性的信号通路的深入考虑。 在为iPSC设计培养基时，一种有效的策略是识别多能性依赖的信号转导途径中涉及的内源性生长因子。调控干细胞多能性基因表达的途径多种多样，包括转化生长因子（TGF）-β超家族激活级联、受体酪氨酸激酶信号通路（如碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）的下游信号）、以及涉及胰岛素样生长因子（IGF）的途径等。值得注意的是，维持小鼠胚胎干细胞（mESC）多能性的蛋白质和生长因子（如骨形态发生蛋白（BMP）和白血病抑制因子（LIF））与人类胚胎干细胞（hESC）不同。多能干细胞在维持多能性和自我更新方面可能需要不同的生长因子。例如，bFGF已被确定为维持体外hESC自我更新的关键添加物，在无饲养层培养物中其浓度通常在40 ng/ml到100 ng/ml之间。此外，Wnt/β-catenin信号通路与hPSC的自我更新相关，尽管单独添加Wnt3a不足以在没有饲养层细胞的情况下维持未分化的hESC。由于这些代谢研究主要在hESC上进行，而非iPSC，因此需要对iPSC进行更深入的表征，以便设计培养基，并考虑每种新细胞系在临床应用中开发的独特要求。 通过提供特定的干性支持因子以及创造富含细胞外基质（ECM）的环境，基于饲养层细胞的基质可以防止干细胞自发分化，并改善ESC和/或iPSC的附着。最常用的饲养层细胞是增殖失活的小鼠胚胎成纤维细胞（MEF），因为它们能够产生多种对维持多能性至关重要的蛋白质，如TGF-β1、激活素A、BMP-4和多营养因子（肝素结合生长因子）等。然而，由于饲养层细胞的增殖能力有限，经过多次传代后，其支持iPSC多能性的效率会降低，且在分离iPSC过程中存在较高的污染风险，这在大规模生产iPSC时会引发相关技术挑战。此外，动物源性饲养基质可能增加病原体和未知病毒向宿主细胞转移的风险，从而导致免疫系统的排斥反应。因此，iPSC的培养方法主要转向使用ECM蛋白、条件培养基或合成生物材料，以实现无动物成分和无细胞（称为“无饲养”）的培养系统。 在过去十年中，随着培养基技术的进步，iPSC细胞培养基质逐步达到了cGMP标准。最近的研究表明，长期使用动物源性血清和含异源分子的培养基可能会影响细胞形态、扩增潜力、基因表达和细胞因子谱。这促使了无异源成分培养基（XFM）配方的开发，随后是无动物源性成分（ACF）培养基，以支持iPSC的扩增。在已开发的ACF培养基中，Essential 8™（Thermo Fisher Scientific）培养基是iPSC培养中使用最广泛的基础培养基之一，因为它包含了8种对干细胞增殖至关重要的成分：DMEM/F12、L-抗坏血酸、磷酸镁、硒钠、FGF-2、胰岛素、NaHCO3以及转铁蛋白、TGF-β1或Nodal。 无饲养iPSC扩增技术的发展为未来的自动化生产提供了可能性。事实上，利用CompacT SelecT™细胞培养系统，在无饲养条件下，大规模自动化生产未分化的iPSC是可行的。在这种情况下，使用含有Activin A和FGF-2的化学限定培养基（CDM）进行自动传代的聚体hiPSC能够保持其特征形态和多能性标记物的表达。生物材料也被探索作为无饲养iPSC培养系统的增强基质。例如，一项研究发现，具有最佳弹性（25 kPa）的水凝胶基质能够使细胞保持多能性。进一步的研究表明，接枝到水凝胶（储存模量为25 kPa）上的双链体外连接素衍生的寡肽支持hESC和iPSC的长期生长，可持续超过10代。细胞外基质（ECM），如纤维连接蛋白、层粘连蛋白和玻璃体连接蛋白，或来自ECM的寡肽，具有特定的细胞结合结构域，使其成为支持iPSC在无饲养基质系统中生长的重要成分。3D生物打印和细胞/组织打印技术也为未来的工艺放大和自动化提供了新的可能性。最近的研究表明，当iPSC在涂有纤维连接蛋白的无饲养壳聚糖或聚氨酯膜上驯化和扩增时，细胞打印技术的有效性得到了验证。在这项研究中，嵌入热敏聚氨酯（PU）水凝胶基质的iPSC显示出更高的活性。然而，需要进一步优化基于聚合物的无饲养基质，因为PU水凝胶培养的多能性标记（如OCT4和NANOG）与对照MEF饲养层培养存在差异。 细胞培养动力学不仅决定了iPSC的最终行为，还影响了整个生物工艺的成本。尽管在具有监测和反馈控制pH值和溶解氧（DO）能力的一次性多层培养器皿中，已经证明了在2D静态培养中大规模生长hPSC的可行性，但在2D或3D静态基质上大规模生产hPSC仍是一种成本高、劳动密集且空间需求大的方法。已知静态培养条件会导致培养基成分、代谢废物、旁分泌因子和气体的不利梯度。目前的共识是，动态悬浮培养是实现临床应用所需的多能干细胞密度的最佳方法，目前正积极开发高效且可放大的悬浮多能干细胞扩增的新策略。例如，可以利用成功的基质研究来设计最佳的悬浮培养模式。 iPSC悬浮方式的关键考虑因素 (聚集体、微载体和微胶囊) 无基质的iPSC悬浮培养系统克服了静态基质在放大生产方面的局限性，同时支持iPSC的生长和多能性维持。由于iPSC的贴壁特性，在悬浮体系中接种和扩增时，会自发形成3D聚集体（或球体）。这些iPSC聚集体与胚状体（EB）相似，因此可以作为扩增后直接进行谱系分化的有效途径。iPSC聚集体的生长和多能性主要受微环境、聚集体大小分布和细胞培养罐大小的影响。已有研究对培养条件进行了优化，使得hiPSC在转瓶中于E8™无饲养条件下，以未分化的悬浮细胞聚集体形式扩增超过10代。此后，搅拌悬浮培养已扩展至3000 ml的一次性生物反应器（1000 ml工作体积），以生产大量的hiPSC聚集体（多达2x10^9个细胞），同时保持多能性标记物的表达，包括TRA-1-81、SSEA-4、OCT4和SOX2。 然而，动态悬浮培养中iPSC聚集体的扩增存在一些限制。与静态悬浮培养相比，其扩增效率较低，且聚集体大小分布不均匀。若不加以控制，细胞团块（>800 μm）的形成可能导致细胞活性下降、自发分化增加、营养和氧气扩散梯度加剧，以及整体扩增过程变慢。通过优化搅拌桨类型和搅拌速度，可以有效控制iPSC培养中的聚集体尺寸。垂直轮生物反应器（VWBR）是一种新型的生物反应器系统，能够在扩增iPSC的同时降低聚集体的大小。该系统通过垂直叶轮搅拌实现容器内的高效均质化。使用该系统，在保持多能性的同时，成功产生了平均直径为350 μm的聚集体（最高密度可达2.3x10^6 cells/ml）。 培养基添加剂对聚集体的形成有显著影响。例如，在hiPSC聚集体的扩增过程中，短期应用维甲酸（RA）可以进一步维持其多能性。类维生素A通过提高多能依赖性转录因子（如Nanog和Oct4）的表达以及激活磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）信号通路来支持iPSC的自我更新。此外，在化学限定培养基中添加Rho相关卷曲螺旋激酶（ROCK）抑制剂Y27632可以促进多种悬浮罐类型中从单细胞接种开始的iPSC聚集体的形成。ROCK抑制剂通过减少解离诱导的细胞凋亡和提高克隆效率来支持干细胞聚集体的存活。然而，最近的研究表明，长期暴露于ROCK抑制剂会改变iPSC的代谢特性。因此，培养基添加剂、接种策略和生物反应器设置是优化生物工艺产量的关键参数。通过进一步优化，可以实现足够用于临床应用的iPSC聚集体的大规模生产。在这种模式下，需要改进营养物质的运输机制和聚集体的大小分布，以在高密度条件下保持细胞聚集体的多能性和活力。 微载体 在生物反应器系统中加强干细胞培养扩增的工作已经在微载体的应用方面取得了显著进展。微载体的优势在于它们提供了一个表面积以支持多能干细胞（PSC）的生长和附着，同时保留了动态悬浮培养系统的特点。微载体可用于细胞种子制备，如果是可生物降解的，还可以在治疗过程中用于将细胞运送到受损组织。各种生物可降解材料通常用于制造针对细胞系扩增的微载体，包括葡聚糖、胶原蛋白、明胶、聚乳酸-羟基乙酸（PLGA）、聚L-乳酸（PLLA）、聚苯乙烯（PS）和羟基磷灰石（HA）。与较大的静态基质类似，微载体通过其表面电荷的适当调控，以及当被细胞外基质（ECM）蛋白（如玻璃体连接蛋白、纤维连接蛋白和层粘连蛋白）包裹时，为PSC的生长提供了进一步增强的支持。搅拌微载体培养系统已被证明可以促进贴壁依赖性干细胞的扩增和规模放大，同时为监测和控制干细胞健康和分化提供了必要的工具。通过增强氧气供应和代谢物的质量传输以及降低微环境毒性，PSC的产量得以提高。 然而，在使用微载体扩增hiPSC时，存在一些需要考虑的问题。微载体的限制主要取决于其直径（100-400 μm）、密度（通常为1 g/ml）和化学成分，这些因素会影响细胞的附着，从而影响扩增能力。由于微球的表面积有限，hiPSC的峰值密度似乎受到微球与细胞比例的限制。附着在微载体微球上的细胞需要经过酶解和过滤处理，这可能会损害细胞的活力和多能性，具体取决于所采用的方法。为了解决这一问题，生物可降解微载体正在开发中。与传统的聚苯乙烯（PS）微载体相比，无异源可溶性微载体的开发取得了显著进展，使得转瓶中的细胞回收率大幅提高。 搅拌式生物反应器会对微载体微球施加流体动力剪切应力，这可能会影响hiPSC的整体健康和多能性。通过优化生物反应器的工艺参数（如搅拌速率），可以减轻剪切应力对iPSC的不利影响。例如，Gupta及其同事的研究表明，在转瓶中，iPSC在微载体上的长期附着、多能性和扩增依赖于维持25 RPM的最佳搅拌速度。这种参数优化方法需要应用于更大规模的iPSC扩增（如生物反应器）。 微载体微球的制造成本是另一个需要考虑的问题，因为根据所使用的材料和添加剂，该工艺可能会变得异常昂贵。因此，微载体材料应具有成本效益，如果可能的话，应可回收，并且在每次生产运行后可消毒。目前，基于微载体的iPSC培养方法正在开发中，旨在通过控制良好的生物工艺系统实现人类iPSC在细胞治疗和组织工程中的持续扩增和回收。 利用微载体制备人诱导多能干细胞 (hiPSC) 的生物工艺研究进展，典型工艺包括静态培养、放大工艺、下游工艺和制剂，微载体通常在放大过程中引入，在下游工艺过程中去除。 微胶囊化 微胶囊与将细胞附着在微球表面的微载体不同，微胶囊化涉及将细胞捕获在球形胶囊内，细胞生长所需的营养物质、氧气和其它生长因子可以通过球形胶囊扩散。球形胶囊由半透性材料或膜组成，在悬浮培养系统中可以保护细胞免受聚团和剪切力的影响。用于生成微胶囊的生物材料包括海藻酸盐、琼脂糖、尼龙、胶体、聚苯乙烯、丙烯酸酯、聚赖氨酸-海藻酸盐水凝胶、醋酸纤维素-乙基纤维素和聚酯膜。通常通过乳化或挤压方法捕获细胞，形成保护管，使细胞增殖。总的来说，聚合物微胶囊与凝胶微胶囊相比具有一定的优势，包括生物相容性和GMP相容性。每单位体积的胶囊材料可以容纳更多的细胞，并且由于在胶囊内空间存在液体细胞悬浮液，聚合物胶囊中的颗粒间扩散限制不那么严重。 在微胶囊系统中培养的干细胞既可以维持多能性，也可以被诱导分化，这取决于其胶囊的组成和微环境中存在的生长因子。微胶囊化技术在大规模生产中所面临的缺点与微载体类似，即制造成本和有限的表面积。此外，一些干细胞类型，如hMSC，在没有添加肽或蛋白质（如纤连蛋白）的情况下被包裹时 (例如，在海藻酸盐中) 增殖困难，前者可改善细胞附着。相比之下，如果细胞附着增强，在收获过程中回收被包裹的细胞可能会带来更困难的挑战。 iPSC监测技术、计算机建模和质量设计 hiPSC敏感的多能性受到细胞微环境、代谢和信号通路变化的影响，因此对需调节干细胞分化的细胞治疗和组织工程方法的发展构成了重大挑战。细胞聚集体悬浮培养和微载体系统的最新进展为有朝一日实现大规模生产用于各种临床应用的hiPSC提供了希望。然而，未来大规模生物反应器 (>5L) 的利用需要开发新的生物反应器监测技术，以便在控制干细胞分化的同时优化iPSC生产过程。 目前有几种离线分析方法可用于生物反应器监测，其中许多方法确定重要的过程变量，如细胞计数、细胞活力和培养基中特定成分的浓度。通常使用染料排除法 (即台盼蓝排除显微镜) 和流式细胞术来测量细胞浓度和活力，而一些流式细胞术也可以量化PSC群体。最近为提高iPSC表征工作的通量所做的努力表明，将荧光细胞条形码 (FCB) 结合到流式细胞术中可以识别多能性和细胞异质性。尽管条形码方法对连续平台不实用，但它们是有用的离线质量控制 (QC) 测试方式。质谱 (MS) 和高效液相色谱 (HPLC) 已被联合用于代谢组学和蛋白质组学研究，确定指示或影响多能性的代谢标记物和途径。这些发现揭示了在代谢物水平上预测和监测iPSC分化的计算机建模的必要性。有趣的是，糖酵解和蛋氨酸代谢被发现调节造血干细胞的分化，因此，模拟这些途径中涉及的关键代谢物的行为可能是一个合适的起点。与此同时，高效液相色谱和质谱系统也得到了改进，以促进在线和近线测量，例如采样自动化，但这些技术仍然受到维护成本和处理样品所需时间的限制。Western blots、qPCR或RT-PCR和免疫组织化学 (ELISA) 是常用的检测方法，通过检测相对于天然ESC的ESC标记基因的表达水平，来确定hiPSC在特定时间点的代谢功能和分化状态。总的来说，在整个制造过程中，有几种有效的离线分析方法可以确定iPSC的多能性和质量。然而，非自动化离线分析测试的样品收集和准备，以及仪器和试剂盒的成本和维护，限制了过程的可放大性，增加了生产成本，牺牲了样品，并存在培养污染的风险。此外，样品采集和数据输出之间的时间延迟大大限制了它们作为过程控制技术的实用性。 为了提高工艺可放大性，生物制药行业最近开始采用质量源于设计 (QbD) 战略，其中工艺和产品管理基于科学知识和风险评估。通过这种方式，可以利用传感器或其它实时检测变化的分析技术开发更灵活的生产工艺，允许通过数据驱动的过程控制进行快速响应，从而在潜在的运行故障发生之前减轻故障。QbD框架通过将可测量的细胞群体的分子和细胞特征与最终产品质量联系起来来运作。就iPSC而言，有效的QbD策略需要实时测量影响干细胞多能性和自我更新的关键参数。 在线传感器在生物反应器过程实时监测方面很有应用前景，包括目前最先进的DO和pH探针。先前的研究表明，缺氧和生物反应器流体动力学可以共同诱导hiPSC向心肌细胞分化，因此，DO水平是生产过程中维持iPSC质量的关键工艺参数。光谱方法，如拉曼和近红外，也可以作为有用的在线探针来监测代谢物 (葡萄糖、乳酸等)，因此，在开发化学计量模型和机器学习算法时，可以提供有用的信息，实时预测和调节iPSC多能性。除了标准的工艺特征外，可重复和稳定形成的hiPSC聚集体对工艺可放大性至关重要。在这方面，某些光学技术显示出作为实时监测细胞健康和分化状态的工具的潜力。例如，双光子激发 (TPE) 荧光显微镜光学测量NAD(P)H和FAD的自身荧光已被证明是监测三维组织构建中细胞分化的有效技术。结合荧光寿命成像显微镜( FLIM)， TPE可以通过NAD(P)H和FAD的光学氧化还原比和荧光寿命来确定MSC的分化状态。通过对NAD+/(NADH + NAD+)的LC-MS/MS测量证实，在分化的MSC培养物中观察到光学氧化还原比值的下降，这是为生物反应器设计的TPE-FLIM探针的潜在能力的一个例子。利用TPE-FLIM作为iPSC监测工具，必须开发一种稳健而灵活的TPEM探针，可以接近生物反应器内的细胞并收集在线数据；然而，目前还没有这样的产品存在。最近，一种原位显微成像装置被开发出来，用于实时可视化和监测连续搅拌罐生物反应器中hiPSC聚集。虽然聚集体大小的控制对维持多能性很重要，但分化进展的直接指示只能通过安装荧光显微镜模块来实现。毫无疑问，仍然需要新的创新工具，结合显微镜成像和荧光检测来评估hiPSC在动态培养中的多能状态。 质量控制措施和考虑因素 为了充分发挥iPSC衍生疗法的潜力，iPSC需要在临床级GMP标准下生产。这是一个复杂的过程，其中iPSC细胞系、传代和关键质量属性 (CQA) 可比性的表征和论证是必不可少的，并且有充分的记录。CQA被定义为生物、化学或物理性质，这些性质应保持在适当的限度内，以维持或控制最终产品的质量。随着自动化、封闭细胞培养系统和经过验证的测试方案的发展，iPSC生产线工业化的目标比以往任何时候都更接近。国际干细胞库倡议 (ISCBI) 最近为临床级hiPSC注册提供了推荐指南，包括：（i）多能性测试; （ii）体外和体内分化测试；（iii）核型分析显示遗传稳定性；（iv）细胞身份鉴定；（v）通过干细胞阵列分析基因表达特性；（vi）微生物试验。 目前用于iPSC扩增的GMP级培养系统需要多次更换培养基和传代，这导致了显著的可放大性、可重复性和成本挑战。由于这些原因，目前个性化iPSC生产的财务成本对大多数患者来说是负担不起的，因此，iPSC库的构建将是有益的。全球iPSC治疗联盟 (GAiT) 的成立旨在支持针对临床应用的iPSC库的创建和全球协调。Alvarez-Palomo及其同事总结了创建临床级iPSC库的关键考虑因素和标准操作程序。 iPSC领域的一个主要QC问题是遗传组稳定性。由于可获得的长期临床数据有限，需要制定严格的遗传稳定性检测指南。先前涉及iPSC的临床试验因在细胞重编程过程中观察到单核苷酸变异(snv)和拷贝数变异(cnv)而暂停。因此，全基因组测序(WGS)，包括snp和比较基因组杂交(CGH)阵列，被推荐作为iPSC产品进入临床前的QC测试。用于生成hiPSC的基因转染平台也对基因组整合带来了巨大的安全问题。由多肽生成的非转基因PSC效率较低，mRNA/miRNA转染需要多个步骤，这就产生了批次间的可变性。毋庸置疑，在整个细胞治疗生物工艺中，遗传标记验证对于开发安全有效的治疗方法至关重要。 结束语和未来展望 在过去的十年中，hiPSC生物工艺技术有了显著的进步，但在临床应用和新产品推出方面的进展仍然缓慢。主要挑战来自基础生物科学和当前大规模生产平台的局限性。现有的hiPSC工艺开发和生产方法是劳动密集型的，这在很大程度上限制了工艺的可放大性，并导致不可预测的批次间可变性。业界一致认为，生产iPSC的最佳方法是悬浮培养，从而提高细胞的生长能力。当选择悬浮方式进行放大时，应考虑将多能性iPSC的生长特征与其随后的分化细胞类型结合起来的工艺，因为一些研究已经发现了多种有益的基质来生长特定类型的高质量iPSC。与重复批次工艺相比，完全自动化的灌流操作与培养环境的反馈控制将允许营养物质的持续置换，并获得显著更高的细胞产量。由于诱导多能干细胞的应激敏感性，目前的灌流系统仅成功用于小鼠诱导多能干细胞。然而，使用现有的ACF培养基和微载体悬浮微球成功扩展hiPSC，表明该行业未来有能力实现可放大的高质量PSC密度。此外，存在进一步推进iPSC工艺发展领域的额外机会。 随着新技术和新模式的出现，需要工艺友好的表征方法和监测工具来控制iPSC在生产过程中的质量。由于基因组和代谢组稳定性对hiPSC的重要性，基因组维度的模型可用于确定影响多能性的关键工艺参数，并指导生产过程中生长表型的优化。此外，结合图像和荧光显微镜的更灵敏的细胞质量检测工具将进一步增强实时监测干细胞分化的PAT。随着这些分析工具的发展，进一步的培养基优化和QbD策略的扩大，临床级iPSC的大规模生产的目标将在未来十年实现。 参考资料：A.Polanco, B.Kuang, S.Yoon, Bioprocess Technologies that Preserve the Quality of iPSCs. Trends in Biotechnology, 2020. 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入 生物制品微信群！ 请注明：姓名+研究方向！ 版 权 声 明 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。

摘要:干细胞研究的进步使研究人员能够生成类器官：具有生物结构和功能的三维组织。通过将类器官技术应用于人类多能干细胞，类器官提供了一个划时代的平台，用于在培养皿中研究人类发育，揭示健康和疾病中的细胞和分子行为。关于复杂的中枢神经系统，已经诱导生成了具有生理活动和神经连接的大脑皮层、海马体、小脑、下丘脑、垂体、神经视网膜和脊髓等多个脑区的类器官。这些成就将为我们带来许多优势，例如促进药物发现和推进未来的医学发展；另一方面，生成与体内对应物类似的人类脑组织引发了伦理问题，如类脑器官中意识的出现。本章首先关注神经类器官技术的历史和当前进展，然后从与可能的意识相关的多个视角，聚焦神经类器官研究的未来。 干细胞微信群 扫描二维码，符合加群要求者， 即可加入干细胞治疗的微信群！ 1.引言 通过干细胞和类器官技术，实验室中生成类似器官的结构已经成为可能。这些相关领域近年来取得了显著进展。“类器官”是三维（3D）组织，它们重现了细胞和组织解剖学，包括由物种特异性遗传程序支持的体内发育过程。这些过程从多能干细胞（PSCs）开始，包括诱导多能干细胞（iPSCs）和胚胎干细胞（ESCs），或组织干细胞，从而允许我们研究调节器官形成的机制。2008年，研究人员首次创建了人类3D神经组织，这目前被认为是“神经类器官”的开创性工作。人工创建的人类脑组织为科学家提供了巨大的机会，以研究人类发育、先天性疾病、神经精神疾病和进化。值得注意的是，单细胞转录组方法揭示了与人类相关的遗传网络和信号通路。另一方面，这些工具和解释带来了伦理问题，即创建的脑组织可能具有与活人相关的意识。在本章中，我们首先提供这一重大科学成就的历史概述，主要关注2008年开创性工作之前和之后的情况。科学部分的后半部分介绍了如何从PSCs诱导3D神经组织，最终导致人类3D脑组织的诱导。随后，我们关注类器官技术在实验和临床应用中的进展。在审视了神经类器官技术的科学背景之后，我们引入了脑类器官技术的哲学和伦理方面，包括类器官意识的检测和可能成为问题的意识类型。通过从多角度审视神经类器官技术，本章提供了神经类器官在未来的潜在能力和局限性。 2.神经类器官研究：从干细胞到脑类器官的生成 神经类器官技术是应用发育生物学的重要成就。发育生物学的悠久历史揭示了与动态发育变化相关的多个因素，这为我们提供了如何在我们的身体在发育阶段形成深入的理解。影响这一领域的一个重大科学成就是ESCs的建立，因为这些在培养皿中培养的细胞可以在植入小鼠或注入胚泡时分别生成畸胎瘤或整个小鼠身体。PSCs的创建意味着它们可以在适当的培养条件下被诱导为3D组织，基于已知的发育因素。因此，ESCs的出现带来了创造性发育生物学的出现：从PSCs诱导组织/细胞。许多研究人员已经解决了这一主题。在诱导工作的早期阶段，已经实现了从PSCs的2D神经细胞诱导，例如中脑多巴胺能神经元诱导，现在被应用于帕金森病的细胞治疗。在2D安装之后，3D脑组织的非常开始是在2005年由Yoshiki Sasai小组进行的。 关于2D神经诱导方法，Sasai小组建立了使用饲养细胞和血清进行分化的多巴胺能神经元诱导。但是当他们尝试在无饲养细胞和血清的悬浮条件下进行诱导时，他们发现培养的分散的小鼠ESCs形成了几个具有大脑皮层特征的自我组织聚集体。那个意想不到的发现使小组发现了内在的分子机制，这些机制抵消了BMP信号活性以决定神经命运。有趣的是，通过添加神经诱导因子，如 sonic hedgehog、Wnt 和 BMPs，聚集体的特征可以被改变，就像体内情况一样，表明他们成功地诱导了重现大脑发育的微小3D小鼠脑组织。这项工作（SFEB：无血清悬浮培养胚胎体样聚集体）首次开发了具有亚区域规格的微小脑组织的3D诱导。然而，存在以下两个限制： 1.这种方法无法控制聚集体的大小，导致所需大小的诱导再现性低。后来，大小控制成为各种类器官和体外分化系统的已知关键因素，因为信号传播可能依赖于大小 - 依赖的信号模式。 2.应用于人类ESCs（hESCs）是复杂的，因为hESCs在解离后会发生细胞死亡。人类干细胞中的机制带来了新的分子参与者和途径，这些对于基于上皮细胞的类器官模型也很重要。 关于第一点，使用10厘米培养皿培养会导致每个自组织聚集体的大小不同。因此，他们接下来尝试使用96孔板来制作聚集体。在低粘附性涂层的96孔板的每个孔中播种数千个胚胎干细胞（ES细胞）后，他们成功地制作了大小一致的ES细胞聚集体。通过在适当的培养基中培养，他们还能更有效地制作较大且更复杂的类似大脑皮层的3D组织。这一过程被命名为SFEBq：无血清悬浮培养类似胚体聚集体的快速聚集。这一系列具有尺寸调节的技术革新也给我们带来了令人惊讶的现象和结论：即使从相似的聚集体大小开始，人类视网膜组织也比小鼠的长得更大。这进一步激励了研究人员使用人类类器官系统。接下来，关于第二点，当时hESCs（人类胚胎干细胞）的应用中最关键问题之一是解离后hESCs的细胞死亡。在这个议题上，Sasai团队再次进行了创新性研究。他们尝试了几种caspase抑制剂、生长因子、营养因子和激酶抑制剂来预防凋亡。他们发现，一种与Rho相关的激酶（ROCK）抑制剂Y-27632，显著减少了解离引起的凋亡。他们还揭示了解离后由于E-钙粘蛋白依赖的细胞间接触丧失引发的肌动蛋白超活化导致凋亡。ROCK抑制剂可以预防这种肌动蛋白超活化，从而预防凋亡。这些知识极大地改善了人类干细胞系在基因修饰和基因组编辑中的克隆效率，包括转基因和敲入策略。通过结合SFEBq和ROCK抑制剂，Sasai团队首次在世界上从人类ESCs生成了具有体内样结构的三维（3D）脑组织（图1）。这项研究首次展示了具有同步神经功能的鼠脑组织，这些组织成功地被移植并整合到鼠脑中。脑组织对外来信号做出反应，区域化不同的大脑皮层区域。最后，他们展示了在包括四个不同区域（脑室区、早期区、晚期皮质板区和Cajal-Retzius细胞区）的穹顶状神经上皮中自我组织的人类大脑皮层。因此，这项研究现在被认为是人类大脑类器官研究的开创性工作。 图1 SFEBq实验及其相关信息。 3.神经类器官研究：大脑类器官的发展和应用 由于使用人类系统可以提供临床相关的细胞类型和人类特有的过程，Sasai团队进一步报告了一项后续研究，该研究展示了在2013年重现人类大脑发育早期第二个孕期特征的改进型脑组织。同年，Jürgen Knoblich、Madeline Lancaster及其同事也生产了3D人类脑组织。他们通过旋转瓶培养嵌入Matrigel的PSCs（多能干细胞）球状体，并展示了诱导的3D组织包含大脑的几个区域，包括大脑皮层、神经视网膜和脉络丛。这两项工作都展示了类似的结果，包括分层半球形结构的自我组织、皮质板的内外模式形成，以及在亚脑室区发现的类似外放射胶质细胞的证据（图2）。Knoblich团队将他们的脑组织部分称为“大脑类器官”，这是模仿发育中的大脑的组织，这是大脑类器官术语的开始。 图2 大脑皮层的发育过程及其与类器官的对应关系。 神经类器官为研究人类神经发育和疾病提供了前所未有的机会，可以成为药物筛选的宝贵平台。常用的动物模型一直是有益的，但人类特有的特征不能在动物界的古老物种中重现。人类单层细胞培养是一种方法；然而，它不能完全模仿3D结构，这对于预测临床结果和寻找有效药物可能是至关重要的。因此，类器官特别强大，因为它提供了可获取的类似人脑的3D组织，这将为研究神经系统疾病提供更好的平台。寨卡病毒爆发展示了神经类器官作为疾病建模的强大工具的早期例子。2015年，寨卡病毒感染在妊娠期间导致出生缺陷，包括南美洲的小头症。对病毒传播到北美的担忧引起了美国科学界的广泛关注。在这种背景下，一系列研究使用大脑类器官来阐明寨卡病毒感染导致小头症的原因，创建疾病模型，并确定治疗候选药物，如TLR3抑制剂、伊维菌素和杜拉霉素。 4.自发类器官轴的出现 Sasai团队在大脑类器官研究中的另一项进展是生成了各种区域特异性的神经类器官，包括大脑皮层、下丘脑、腹侧前脑、视杯、前脑垂体、小脑、海马、脉络丛、丘脑和脊髓。由于早期的神经视网膜是一种已知会显示出戏剧性形态变化的组织，眼类器官系统在体外优雅地解析了所有主要的哺乳动物特异性发育过程。这些新的实验工具使我们能够接触到在其他情况下难以达到的细胞和组织行为水平。例如，快速筛选已知调节发育过程的选择性抑制剂使我们找到了负责形态发生特异性的因子，如肌动蛋白。 时间依赖性的活性消耗识别了依赖于肌球蛋白激活的视杯形态发生，从而区分了机械信号和生化信号。基于细胞和组织形态发生，眼类器官系统还帮助构建了计算模拟，以预测可能的细胞和分子机制，这些机制在计算机上重现视杯形态发生。这些观察结果增进了我们对上皮形态发生的一般知识，以识别在其他上皮组织中常见的普遍机制。 视网膜中感光细胞的退化是导致视力丧失的原因。为了研究病理学并寻找可能的治疗方法，视网膜类器官已被用于修复啮齿动物和非人灵长类模型中退化的视网膜。视网膜在早期不需要血管支持其生长，这允许研究人员比其他中枢神经系统类器官更成熟地发育视网膜。 诱导组织区域化高度依赖于发育信息（图3a）。Sasai团队首先确定在制造3D神经组织的最小必需培养基下诱导的区域是下丘脑。基于这项工作，添加几种因素以在适当的时机控制前后/背腹轴可以改变体内发育中的诱导区域。通过这一概念实现了前脑和视杯的背腹轴、小脑浦肯野细胞和脊髓的作用（图3b）。 图3 神经管区域与相应的神经诱导条件。 例如，其中一个关键因素是Wnt信号，它调节自组织系统中的发育过程，如视杯的背腹轴和神经外胚层的前后轴。为了展示如何产生新的区域诱导条件的细节，这里我们展示了海马类器官工作的概要（图4）。由于海马区域出现在位于前脑背内侧部分的内侧壁（图4a），通过适当背化大脑类器官条件实现了海马诱导。大脑类器官诱导条件主要由三部分组成；早期阶段通过添加TGF-beta抑制剂诱导前脑神经上皮，并通过Wnt抑制剂使组织前移；中期诱导类似大脑皮层的结构；以及需要Matrigel、高氧条件和培养基中许多营养物质的成熟后期。Sakaguchi等人首先发现，从培养第18天起持续添加重要的背化因子到大脑类器官中，诱导了位于前脑最背侧的完整的3D脉络丛组织。通过减少背化因子添加的时间，他们接下来发现适度背化大脑组织诱导了前脑的背内侧部分，包括脉络丛、皮质半球和产生未来海马的内侧壁（图4b）。长期培养诱导的背内侧前脑组织在齿状回产生了功能性海马颗粒神经元和CA3区的锥体神经元。这一成就是现在被认为是脉络丛类器官和海马类器官的诱导。Sasai团队的另一系列工作也是通过将发育信息应用于干细胞技术来完成的，如这里所示。 图4 背内侧前脑的发展信息以及脉络丛和海马区域的诱导条件。 5.神经类器官研究的未来发展方向 尽管神经类器官具有直接的实用性，但仍需解决许多挑战，包括大脑结构的不完全重现、大小、成熟度、血管化、层化以及缺乏输入/输出系统、外部刺激和非神经外胚层细胞。目前，研究人员正尝试通过几种方法解决这些挑战。第一种方法是培养方法的精细化。已经存在几种方法，例如使用导线培养以形成长的神经上皮结构，使用生物工程培养设备进行更好的分层培养（Qian等人，2016年）或使用类器官切片培养。一些研究人员通过将类器官移植到动物大脑中来实现类器官的成熟和血管化。通过将类器官放入宿主大脑环境中，移植的类器官可以与宿主大脑的血管化同步成熟。移植还可用于治疗某些疾病，通过补偿大脑中丢失或受损的区域。一篇论文显示，移植的大脑类器官在小鼠和猴子大脑中沿皮质脊髓束延伸轴突，其他论文声称大脑类器官的移植可以挽救由机械/缺血性脑损伤引起的运动功能障碍。为了获得输入/输出系统，一些研究人员尝试融合类器官或球状体以在几个区域之间建立神经连接，例如大脑-丘脑和大脑-脊髓-肌肉。最后，关于缺乏非神经外胚层细胞的问题，一些研究人员正尝试将小胶质细胞放入大脑类器官中，以制作更完整的类器官，重现大脑的免疫系统。这些方法一直在开发中，许多科学家旨在增强大脑类器官，以充分重现发育中的人类大脑，更好地模拟人类发育和人类神经疾病。 类器官也被用于人类发育和进化研究。几份报告比较了大脑类器官与人类胎儿组织，以解读发育成熟度和多样性的不足。最近，对尼安德特人大脑的建模研究表明，在现代人类与尼安德特人分化后，新皮质发育过程中染色体分离的准确性得到了提高。因此，神经类器官技术对人类神经研究的未来产生了非凡的影响，并有望为下一代在神经科学、神经发育、进化和基础/应用医学领域的大脑研究铺平道路。 6.人类神经类器官与意识 如上所述，神经科学中的类器官技术迅速扩展，大脑类器官的技术发展使得创建更成熟、解剖学上更完整的大脑类器官成为可能，这些类器官显示出功能上、生理学上相关的活动。随着这一点，一些人认为产生的大脑组织可能具有与意识、认知和思维相关的精神活动。有人提出了一个担忧，参考哲学家Hilary Putnam 40多年前提出的著名思想实验“缸中之脑”——人类大脑被放置在特定环境中，例如连接到复杂的计算机程序，将拥有与普通成年人相同的意识。在这一部分，我们尝试介绍和讨论关于大脑类器官意识可能性的伦理和哲学方面，以更好地理解这个话题，这可能会吸引更多的科学、伦理、哲学和公众关注。 7.使用人类大脑类器官的功能研究进展引发了伦理讨论 当我们在PubMed网站上搜索“大脑类器官”和“伦理”这两个词时，从2017年开始点击次数开始增加。如果我们将“大脑类器官”与“意识”放在一起，从2018年开始数量增加，并持续急剧上升。这表明2017-2018年左右是关于大脑类器官和意识伦理讨论的非常早期阶段，与使用大脑类器官的功能评估的发展相吻合。例如，在2017年，几项研究尝试对大脑类器官进行功能评估以显示任何脑活动。由于大脑类器官的功能研究需要技术来创建成熟的大脑类器官，然后是评估技术，因此当时很难展示复杂的神经活动：大部分工作揭示了功能的存在，包括大脑类器官中的同步活动作为许多其他数据之一。一项研究表明，他们诱导的大脑类器官包含视网膜细胞亚型，并且他们展示了这些细胞对光刺激作出反应，导致大脑类器官中的电活动。由于大脑活动与体内意识高度相关，这些研究为科学家提供了未来类器官研究的首次伦理思考机会，例如意识的可能性。实际上，在2019年，一项研究声称，产生的微型大脑产生了类似于早产儿的电模式，数据的呈现引发了许多关于结果的讨论。之后，关于大脑类器官研究在意识方面的伦理辩论变得热烈。在那段时间左右，一些复杂的大脑类器官功能研究发表了：其中一项研究显示了复杂的活动，包括来自大脑类器官的神经网络中的同步/不同步活动。另一项研究显示了来自雷特综合症患者的大脑类器官中的癫痫样活动。使用大脑类器官的功能分析取得了稳步进展，这带来了进行伦理讨论和大脑研究指南的需求。 8.与人类类脑器官意识检测相关的方法论限制 讨论与脑类器官可能意识相关的伦理问题时，最具挑战性的一点是检测脑类器官的意识。意识已在许多研究领域被研究，包括医学、神经科学、哲学、心理学等，意识的定义和评估各不相同。在医学领域，意识是通过患者对一些问题和/或刺激的反应/反应来评估的。相比之下，在神经科学领域，它通常是通过活细胞/组织成像或模型动物的电活动来评估的，然后比较行为活动的变化。这些测量的意识水平或通过神经活动干预改变的意识水平是评估意识的常见方式。哲学对广泛定义更为宽容，心理意识通常关注主观体验。当我们评估脑类器官的神经活动时，我们通常检测细胞/网络级活动。使用贴片钳方法、钙成像和多电极阵列（MEA）记录细胞外电位来评估脑类器官内的神经或神经元网络活动。在MEA中，测量附着在每个电极上的神经元的细胞外电位，并且从多个记录点进行电生理学评估，可以高时间分辨率评估神经网络的功能。钙成像是一种评估由CA2+离子与钙指示剂结合引起的时间序列荧光变化的方法，这些变化通过荧光显微镜系统可视化。使用多光子荧光显微镜，可以观察到从表面较深处位置的类器官成像。因此，可以从神经科学的角度观察脑类器官中的神经功能。尽管如此，解释困难的是没有来自脑类器官的响应。在人类测试中，受试者会做出反应；在动物测试中，观察者可以判断所有动物的行为和反应。相比之下，在类器官测试中，类器官从不表现出任何行为或做出反应，只存在神经活动。因此，将神经活动与意识的可能性联系起来变得更加困难。这种问题被称为“意识的硬问题”：解释为什么以及大脑中电/化学反应的物理组合如何创造出主观体验，如现象意识和感受质。为了克服这个复杂的问题，神经科学方法也将应用于脑类器官研究。Lavazza和Massimini在2013年提出了一个用于意识水平检测的指数，称为扰动复杂性指数（PCI），它与意识理论——整合信息理论（IIT）有理论联系。IIT假设意识的产生需要多样化的信息。信息被整合，意识基于可以内部产生整合信息的因果信息结构。IIT甚至接受由整合信息组成的简单系统，如果系统具有因果信息结构，则可以拥有意识。当我们接受IIT时，意识水平可以表示为整合信息的数量，高数量与提高的意识水平相关。PCI的原始数据是通过经颅磁刺激（TMS）的脑电图（EEG）获得的。TMS刺激后EEG检测到的瞬时电变化反映了基本的电活动。基于IIT，例如，当受试者清醒时电负荷很重要，反之亦然。在PCI中，1分与高意识水平相关，0分与低意识水平相关。Lavazza和Massimini证明，低分反映了麻醉情况、非快速眼动睡眠和植物状态。值得注意的是，一些意识水平看似低但实际存在大脑活动的患者（例如，后来恢复的闭锁综合征或昏迷状态患者），得分显示为中等（不是0），表明PCI可以评分意识水平，并可能客观评估意识水平。如果意识的硬问题通过IIT和PCI完全解决，PCI的应用将有助于检测脑类器官的意识水平。然而，目前，PCI需要来自临床信息的反馈，如患者的清醒水平，可以说将IIT/PCI应用于类器官研究可能还不现实。此外，PCI评估在类器官研究中的应用似乎不可行，因为TMS调制与EEG记录的方法需要一个大脑，尽管当前类器官缺乏这一特征。此外，当前脑类器官也缺乏适当的感觉输入/运动输出系统来获取整合信息。这些方法论和概念限制表明，脑类器官中意识可能的出现的问题目前并不紧迫。但假设，一旦在PCI微设备的多空间下实现复杂的神经回路，允许感觉输入/运动输出，可以对类器官进行PCI评估。在现有生物标志物的新应用得以证明之前，我们需要更多关于不同类器官架构的知识以及哪些类型的信号被视为正常大脑中意识的证据。 9.与人类脑类器官研究相关的未来伦理辩论 随着2017-2018年左右对脑类器官研究伦理方面的关注增加，发表了许多伦理观点和文章。通常，早期阶段的论文限于一些讨论提议和相关主题的概述。这种限制部分来自意识的复杂问题；在类器官中检测意识很困难，问题仍然是概念性的。类器官意识的可能性仍然是不可预测的，需要用当前技术来解决。因此，进行类器官研究可能很困难。需要进一步的神经科学发现来确定细胞活动模式是否被编码成有意义的信息，以论证培养皿中的意识。 随着该领域朝着某个方向发展，我们推测；然而，可能会产生额外的伦理问题。例如，与融合类器官相关的研究，试图将脑类器官与其他神经类器官/球状体连接起来，在技术上可能成为可能。融合人类脑和神经类器官的概念将带来新的伦理挑战。Xiang等人报告了建立相互的丘脑皮层投射。由于丘脑是感官输入到大脑皮层的门户，这样的发现可能将感官信息传递给脑类器官。如果融合的类器官进一步与背脊髓和/或周围神经融合，类器官可能会重现体感单元。在这种情况下，可能会出现一个问题，即是否允许创造和使用具有感知环境能力的脑类器官。随着更复杂的脑类器官的发展，我们也可能想知道是否允许使用人类脑类器官来感受疼痛，以发展用于管理或减轻疼痛的药物。 此外，使用人类脑类器官进行体内实验需要不同的伦理标准和监督机制，因为它们可能会带来动物大脑人源化的嵌合体动物。有人建议，人类脑类器官的移植应该逐步进行，并且应该密切监测宿主动物的身体和行为变化。目前，所有将任何类型的人类细胞植入研究动物的研究都是按照模型动物研究的科学和伦理标准进行的。国际干细胞研究协会（ISSCR）已经推荐了如何进行这类研究；然而，有些人可能需要研究领域在进行这类研究之前更具体地讨论。即使体外脑类器官的意识问题不可行，脑类器官的使用范围广泛，融合类器官或移植类器官可能会带来额外的伦理辩论。科学家将需要在与伦理、哲学、心理学和法律领域的研究人员以及公众和相关方的对话中进行仔细评估。 10.结论 正如我们在第一节中所展示的，神经类器官技术是大脑发育信息应用的结晶。在培养皿中3D发育的人类神经组织的“剪切和粘贴”技术为接触人类大脑生物学和病理学铺平了道路。尽管有许多好处，我们也展示了一个名为“缸中之脑”的思想实验的可能实现，以及与检测脑类器官中的意识相关的伦理辩论。为了推动下一代脑科学中的神经类器官技术，科学家必须关注技术和发展、伦理问题以及公众共识。 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入 生物制品微信群！ 请注明：姓名+研究方向！ 版 权 声 明 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。