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近日，通過對一種在實驗室里培養出來的針頭大小迷你大腦的研究，美國約翰·霍普金斯大學的研究人員們已經證實了Zika病毒引起小頭畸形和其他胎兒大腦損傷的一個關鍵路徑——通過感染構建大腦外層皮質的特定干細胞。在過去幾年里，Zika病毒在美洲一些國家蔓延，造成了當地人們的恐慌。

值得一提的是，科學家們稱他們在這次研究中使用的迷你大腦與類似的研究模型相比更加真實，而且更加便宜。而這些竟然得益于三位高中生的貢獻。據了解，這三位高中生分別是兩位該校科學家的兒子及其兩位同學，他們都在這個項目中做暑期研究實習。他們首先獲得創意使用一臺3D打印機制作出可以培養迷你大腦的設備。而這些所謂的生物反應器和他們培養的迷你大腦將為人類大腦開發、腦部紊亂和藥物測試打開一扇寶貴的新窗口，研究人員們稱。

關于該研究的一份報告已經于4月22日出現在了《Cell》雜志的網站上。

“我們已經工作了三年來開發一個關于大腦發展的更好的研究模型，值得慶幸的是，我們現在可以用這個迷你大腦來揭示由Zika感染所造成的重大公共衛生危機。”該校醫學院細胞工程研究所的神經學教授宋紅軍說：“這個更加真實的3D模型證實了我們的懷疑：Zika主要通過攻擊構建大腦的神經祖細胞，并把它們變成病毒工廠來引起胎兒的小頭癥。”

近年來，各個領域的研究人員都已經開始用干細胞來培養微型器官，以更好地了解器官生長和疾病，并加快新藥的尋找。但是由于大腦結構的服裝性，用于創建和使用迷你大腦的技術非常有限，宋紅軍教授稱。盡管這些迷你大腦本身只有針頭大小，但是它們所處的生物反應器卻相對較大，大約有一個飲料罐那么大。由于在實驗室里培養人類干細胞所需要的營養物質和生長因子價格相當高，這就使得使用迷你大腦進行研究成本高昂。宋紅軍教授稱，很少有實驗室能承擔得起培養足夠的迷你大腦以進行研究所需要的費用。

如今，宋紅軍教授和他的妻子兼研究伙伴明國麗教授卻意想不到地得到了自己兒子和另外兩名高中生的幫助，借助3D打印機改進了實驗室里的生物反應器。這三位高中生開發的生物反應器擁有一個12孔實驗板，并能夠以正確的速度旋轉里面的液體和細胞，以便于其形成大腦。

當然，它遠不止這么簡單。宋紅軍教授介紹稱，研究生Xuyu Qian和博士后研究院Ha Nam Nguyen進行了多年的研究以確定最佳的旋轉速度、以及應該在什么時候添加化學物質和生長因子才能產生期望的結果等。

到目前為止，該研究團隊已經使用這種被命名為SpinΩ的新型生物反應制造出了三種類型的迷你大腦，分別模擬人腦的前部、中部和后部。他們使用了前腦來進行Zika病毒的研究。

“迷你大腦使我們能夠做的一件事是模擬在妊娠的不同階段Zika病毒造成的影響。”明國麗教授表示。“如果感染發生在發育初期，這種病毒主要感染迷你大腦的神經前體細胞，影響會很嚴重，不久便會導致迷你大腦會停止生長和瓦解；在稍后階段，即在妊娠的4—6月，Zika仍然優先感染神經祖細胞，除此之外它也會影響到一些神經元，導致其生長緩慢，與正常大腦相比，它的皮質更薄。”她總結稱，在妊娠期間，Zika病毒感染出現得越早，影響越嚴重。

據了解，研究團隊下一步將在迷你大腦上測試已經被FDA批準可以用于其它病癥的藥物，看看其中是否會有某種藥物能夠幫助抵御Zika。