在科学界，一场无声的革命正在毒性测试领域悄然展开。科学家们正逐渐转向一种更为精确和人性化的体外研究方法，以替代传统的动物实验或平面细胞培养模型。这种新方法的核心是一种由人类诱导多潜能干细胞（iPSCs, induced pluripotent stem cells）生成的神经类器官（neural organoids）。这些微型的“大脑类器官”就像是一个个被缩小了的大脑，它们不仅能够模拟早期人类大脑的结构和功能特性，还为评估化学物质对神经发育的影响提供了一个全新的平台。

近日，一篇发表在International Journal of Molecular Sciences上的研究报告中，来自横滨药科大学等机构的研究人员介绍了一种利用人类iPSC衍生的神经类器官进行新型体外平台开发的方法，用于评估发育性神经毒性。

这项研究揭示了这些神经类器官如何更好地模拟人类大脑早期发育阶段的结构和功能特性，提供了一个更为准确且反应灵敏的模型，用于评估毒性和药物的安全性和有效性，特别是环境中化学物质（如农药）对神经系统的潜在危害。

通过创建一个与人类高度相关的三维平台，这些神经类器官成为理解多种物质对神经发育影响的宝贵工具。最终，这可能促进更安全化学品法规的制定，并改善公众健康结果。

免疫染色图像描述bFGF在不同阶段对类器官分化的影响效应

以往针对神经毒性和神经发育毒性的研究主要集中在大脑的前脑和中央大脑区域，尤其是海马体（hippocampus），因为这些区域容易受到农药和其他有害化学物质的影响。为了开发出更相关且更有效的安全评估模型，研究人员特别设计了前脑型大脑类器官。这种类器官在第50天时显示出强烈的细胞骨架标志物表达，表明微管和微丝发育良好，这对于结构成熟至关重要。

鱼藤酮（rotenone）是一种植物衍生的农药，它能抑制线粒体复合物I的功能。尽管其半衰期较短且生物利用度有限，但短暂接触鱼藤酮也可能对人类健康造成影响。因此，相比传统模型，本文中所开发的3D神经模型拥有更接近真实神经组织的结构和功能，使其对化学和环境压力变得高度敏感。这种灵敏性使得研究人员能够在更早阶段更精准地检测化学物质对神经发育的毒性影响。

综上所述，研究人员所开发的新型神经类器官模型表现出了与先前研究中使用鱼藤酮类似的敏感性水平，进一步验证了这种新型3D类器官模型的实用性和潜力。这意味着，科学家们现在有了一个强大的工具，可以更准确地预测化学物质对人体神经系统的影响，从而推动更加安全有效的化学品管理政策的发展。

总之，随着这些“迷你大脑”的出现，我们离解开更多关于人类大脑发育的秘密又近了一步。科学家们希望通过继续探索和优化这些微型模型，为保护公共健康作出更大的贡献。

参考文献：

Tsunehiko Hongen, Kenta Sakai, Tomohiro Ito, et al. Human-Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Neural Organoids as a Novel In Vitro Platform for Developmental Neurotoxicity Assessment, Int J Mol Sci. 2024 Nov 21;25(23):12523. doi:10.3390/ijms252312523.