1毫米的缸中之腦，離產(chǎn)生意識(shí)還有多遠(yuǎn)？

實(shí)驗(yàn)室里的 “微腦”：

腦類器官的研究現(xiàn)狀與核心價(jià)值

肉眼看上去，安妮?卡圖里亞（Annie Kathuria）的實(shí)驗(yàn)樣本，就像是漂浮在粉色培養(yǎng)皿中的一小團(tuán)棉絮。這些不起眼的球狀結(jié)構(gòu)，是由數(shù)百萬個(gè)人類腦細(xì)胞聚集而成的腦類器官——確切地說是腦干類器官，它們誕生于美國(guó)東部巴爾的摩的一間實(shí)驗(yàn)室。在歷經(jīng)約一個(gè)月的培育后，這些細(xì)胞團(tuán)直徑僅1毫米左右，比一粒粗鹽還要小。

約翰?霍普金斯大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程與神經(jīng)外科助理教授卡圖里亞表示：“我們目前培育的類器官數(shù)量大約在500到600個(gè)。”除腦干類器官外，她的團(tuán)隊(duì)還在培育對(duì)應(yīng)神經(jīng)系統(tǒng)不同區(qū)域的其他類器官：旨在模擬大腦皮層發(fā)育過程的皮層類器官，以及用于構(gòu)建與大腦相連的脊髓神經(jīng)組織模型的脊髓類器官。

每一團(tuán)神經(jīng)組織的功能，都與人類大腦的特定區(qū)域高度相似。也正因這種相似性，不少媒體將其稱作“迷你大腦”、“培養(yǎng)皿里的大腦”。如今這類稱呼讓該領(lǐng)域許多研究者感到不適，出于嚴(yán)謹(jǐn)，部分學(xué)者更傾向使用“神經(jīng)類器官”，而非 “腦類器官”。

?安妮·卡圖里亞，約翰·霍普金斯大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程與神經(jīng)外科領(lǐng)域助理教授，她在該校位于巴爾的摩的實(shí)驗(yàn)室工作。來源: Nora Belblidia for Undark

斯坦福大學(xué)法律與生物科學(xué)專家漢克?格里利（Hank Greely）長(zhǎng)期與該領(lǐng)域研究者合作，他表示：“不管這些結(jié)構(gòu)是什么，它們絕對(duì)不是大腦。它們的組織結(jié)構(gòu)和大腦不一樣，體積也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。更關(guān)鍵的是，它們不具備大腦應(yīng)有的完整結(jié)構(gòu)。”他打比方說，類器官只是整體中的某個(gè)基礎(chǔ)部分，就像我們不可能把一間雜物柜、一段樓梯當(dāng)成一座摩天大樓一樣。

但在某些方面，類器官又確實(shí)表現(xiàn)出類似大腦的特征：它們包含神經(jīng)元等腦細(xì)胞，能夠自我組裝、發(fā)放電信號(hào)，并模擬出部分大腦活動(dòng)。有研究發(fā)現(xiàn)，這些類器官甚至可以感知時(shí)間；如果培育超過9個(gè)月，還會(huì)呈現(xiàn)出一些人類出生后腦細(xì)胞才有的典型特征。在科研中，源自人類細(xì)胞的類器官，比小鼠大腦等動(dòng)物模型更貼近真實(shí)的人類大腦。卡圖里亞說：“它和真正的人腦不完全一樣，但已經(jīng)足夠接近，我們可以用它來開展研究。”

沒有哪個(gè)器官像人類大腦這樣難以直接研究。

這也意味著，類器官，能幫助科學(xué)家弄清大腦的發(fā)育與工作機(jī)制——這一課題在過去一直難以突破。斯坦福大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家塞爾吉烏?帕斯卡（Sergiu Pasca）指出：“沒有哪個(gè)器官像人類大腦這樣難以直接研究。想要在這一領(lǐng)域取得進(jìn)展，我們就必須獲得可研究的人類腦細(xì)胞。”

了解健康大腦的運(yùn)作機(jī)制，同樣能幫我們理解它為何會(huì)出現(xiàn)異常。科學(xué)家希望，通過對(duì)患有神經(jīng)發(fā)育障礙患者的細(xì)胞培育出的類器官進(jìn)行研究（尤其是那些很難在動(dòng)物模型上復(fù)現(xiàn)的疾病，比如精神分裂癥）進(jìn)而研發(fā)出有效的治療手段。

政策制定者與科研資助機(jī)構(gòu)也在持續(xù)關(guān)注這一領(lǐng)域。2025年4月，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局宣布，將推動(dòng)類器官用于藥物安全性檢測(cè)，以此替代傳統(tǒng)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。同年9月，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院投入8700萬美元，專門建立研究中心，用于規(guī)范相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法、提升研究的可重復(fù)性。

類器官在科研中的應(yīng)用早已不局限于藥物研發(fā)：它被用來模擬毒素、病毒等外界因素對(duì)人體發(fā)育與健康的影響；被移植到大鼠體內(nèi)，開展神經(jīng)組織修復(fù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)；“甚至還經(jīng)過訓(xùn)練”，實(shí)現(xiàn)了類似玩吃豆人游戲的簡(jiǎn)單行為。

這項(xiàng)技術(shù)前景廣闊，再加上“在培養(yǎng)皿里培育腦組織”自帶的神秘感，讓該領(lǐng)域受到了越來越多的關(guān)注。近期不少媒體報(bào)道都聚焦于它的最新進(jìn)展、面臨的挑戰(zhàn)與倫理問題。多數(shù)研究者對(duì)這類關(guān)注表示歡迎，但也有人擔(dān)心，相關(guān)成果會(huì)被誤讀，進(jìn)而引發(fā)公眾的抵觸情緒。

人們腦海中浮現(xiàn)的畫面，往往透著一股弗蘭肯斯坦式的驚悚。他們總會(huì)聯(lián)想到缸中之腦。我認(rèn)為，有必要引導(dǎo)公眾認(rèn)識(shí)到，這項(xiàng)技術(shù)并非什么科學(xué)怪人的產(chǎn)物。

人們腦海中浮現(xiàn)的畫面，往往透著一股弗蘭肯斯坦式的驚悚。他們總會(huì)聯(lián)想到缸中之腦。約翰?霍普金斯大學(xué)生物倫理學(xué)家洛馬克斯?博伊德（Lomax Boyd）正與類器官研究團(tuán)隊(duì)合作，他認(rèn)為：有必要向公眾說明，這項(xiàng)技術(shù)并非什么科學(xué)怪人的產(chǎn)物。“這并不是一個(gè)在巨大培養(yǎng)皿里長(zhǎng)成的完整大腦，它只是結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、更基礎(chǔ)的研究模型。”

但倫理學(xué)家與研究者們都認(rèn)同，這一領(lǐng)域需要被審慎對(duì)待，甚至可能需要建立專門的監(jiān)管體系，用來跟蹤研究進(jìn)展、提前應(yīng)對(duì)潛在的倫理問題。例如：細(xì)胞捐贈(zèng)者是否需要知曉，自己的DNA可能會(huì)被植入小鼠體內(nèi)？如果這些實(shí)驗(yàn)小鼠開始表現(xiàn)出類似人類的特征，該如何界定？如果類器官自身產(chǎn)生了自我意識(shí)，或是能夠感知疼痛，又該如何處理？

斯坦福大學(xué)的格里利教授認(rèn)為，這類極端情景目前還十分遙遠(yuǎn)，有些甚至永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生。但他依然感到一絲欣慰：研究者們?cè)缫验_始極其嚴(yán)肅地對(duì)待這些問題。他表示：“研究者們對(duì)此保持謹(jǐn)慎，或許是出于倫理層面的顧慮，也可能是擔(dān)心出現(xiàn)負(fù)面輿論、影響科研經(jīng)費(fèi)，又或者兩者兼有。”

技術(shù)的進(jìn)階之路：

腦類器官的發(fā)展脈絡(luò)與前沿探索

類器官研究的起源可追溯至2008年，當(dāng)時(shí)科學(xué)家笹井芳樹（Yoshiki Sasai ）首次發(fā)表研究，探索如何引導(dǎo)胚胎干細(xì)胞培育成皮層組織。不過他當(dāng)時(shí)并未使用“類器官”這一術(shù)語——該術(shù)語后來才逐漸普及，推動(dòng)者是當(dāng)時(shí)任職于維也納奧地利科學(xué)院的發(fā)育生物學(xué)家瑪?shù)铝?蘭卡斯特（Madeline Lancaster）。她培育的細(xì)胞團(tuán)能夠自我組裝，形成類似大腦皮層、海馬體及其他腦區(qū)的結(jié)構(gòu)，相關(guān)研究獲得媒體報(bào)道后，“類器官”一詞開始被廣泛使用。

這一新興領(lǐng)域的發(fā)展，得益于20年前的一項(xiàng)突破性成果：將成熟細(xì)胞重編程為未成熟干細(xì)胞的技術(shù)，這類干細(xì)胞可分化為任何一種特化細(xì)胞。日本科學(xué)家山中伸彌（Shinya Yamanaka）正因這項(xiàng)技術(shù)榮獲2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

在這項(xiàng)成果出現(xiàn)之前，研究人員只能從胚胎中獲取人類未成熟干細(xì)胞，這一做法引發(fā)了巨大爭(zhēng)議，也受到嚴(yán)格監(jiān)管。但山中伸彌取得突破后，科學(xué)家們可以從成年人身上提取細(xì)胞（比如皮膚細(xì)胞），將其逆轉(zhuǎn)回干細(xì)胞狀態(tài)，再誘導(dǎo)這些干細(xì)胞分化為腎細(xì)胞、肺細(xì)胞或腦細(xì)胞等。“這是一個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)，因?yàn)樗举|(zhì)上實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞的民主化，”帕斯卡表示，“任何人都能獲取這些細(xì)胞，無需背負(fù)重大倫理顧慮，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室都能培育出這類干細(xì)胞。”

?在熒光顯微鏡下觀察的腦類器官橫截面圖，其中不同的顏色代表了該類器官結(jié)構(gòu)的不同部分。在紅色的玫瑰花狀結(jié)構(gòu)中，新的神經(jīng)元正在形成。來源：Institut Pasteur-SupBiotech/NASA

這一突破推動(dòng)探索相關(guān)問題的實(shí)驗(yàn)室數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。加州大學(xué)圣地亞哥分校兒科與細(xì)胞分子醫(yī)學(xué)系教授艾利森?穆特里（Alysson Muotri）表示，十年前，從事腦類器官研究的實(shí)驗(yàn)室“屈指可數(shù)”，“而現(xiàn)在，我已經(jīng)數(shù)不清了。”

多年來，各實(shí)驗(yàn)室的研究重點(diǎn)主要集中在嘗試不同的類器官培育方案上。科學(xué)家目前還無法從零培育出能代表完整大腦的類器官——畢竟大腦的結(jié)構(gòu)實(shí)在太過復(fù)雜。因此，他們會(huì)培育對(duì)應(yīng)大腦不同區(qū)域的類器官，比如皮層類器官或中腦類器官。

類器官的培育方法有很多種，但首要步驟之一是，研究人員需先讓初始干細(xì)胞大致形成一個(gè)小球體。隨后，他們會(huì)將這個(gè)球體植入一種物質(zhì)中，卡圖里亞將這種物質(zhì)比作“粘性膠水”，它能支撐類器官的結(jié)構(gòu)，助力其生長(zhǎng)。

研究人員可以不對(duì)球體進(jìn)行引導(dǎo)，讓其自主生長(zhǎng)——蘭卡斯特團(tuán)隊(duì)在2013年的研究中率先采用了這種方案；也可以在特定時(shí)間點(diǎn)，向細(xì)胞團(tuán)投喂特定分子和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的混合物，誘導(dǎo)其發(fā)育成目標(biāo)類型的類器官，這個(gè)過程通常需要數(shù)周至數(shù)月。卡圖里亞說：“我們要做的，就是添加一系列分子，然后靜待生物學(xué)過程自然發(fā)生。”

不同研究者可能會(huì)使用不同的培育方案，這就像兩位面包師，即便調(diào)整配料和烘焙時(shí)間，也都能做出胡蘿卜蛋糕一樣。盡管目前研究者們已大致掌握了針對(duì)不同腦區(qū)、相對(duì)可靠的培育方案，但預(yù)期結(jié)果并非總能實(shí)現(xiàn)。比如卡圖里亞曾試圖培育一種能促進(jìn)與其他組織溝通的神經(jīng)細(xì)胞團(tuán)，最終卻意外培育出了腦干類器官。

?卡圖里亞（最左邊）以及她實(shí)驗(yàn)室的幾位成員于11月的照片，從左至右依次為：艾莎·潘塔烏拉（Aisha Pantual）、盧克·丹尼爾·盧戈德·奧夫里亞（Luke Daniel Lugod Ofria）以及考斯圖布·喬希（Kaustubh Joshi）。來源：Nora Belblidia

?卡圖里亞實(shí)驗(yàn)室的景象，在這里研究人員培育出了與不同神經(jīng)系統(tǒng)類型相對(duì)應(yīng)的“器官組織”：腦干、大腦皮層和脊髓。來源：Nora Belblidia

?卡圖里亞實(shí)驗(yàn)室中的一塊微電極陣列板被用于記錄腦類器官中的電活動(dòng)，不過圖中并未展示任何腦類器官。來源：Nora Belblidia

2025年7月，卡圖里亞發(fā)表了一項(xiàng)研究成果*，闡述了她如何將腦干類器官與其他類型的類器官連接起來，構(gòu)建出她和合作者們稱之為“多區(qū)域腦類器官”的結(jié)構(gòu)。據(jù)卡圖里亞介紹，這種類器官大小與一顆小藍(lán)莓相當(dāng)，是一個(gè)初步的胎兒大腦模型。

這類融合而成的結(jié)構(gòu)也被稱為“組裝類器官”。研究者表示，它們對(duì)于理解大腦不同區(qū)域如何溝通至關(guān)重要，而這也能幫助我們從細(xì)胞層面揭示腦部疾病的發(fā)病機(jī)制。“許多腦區(qū)的功能，只有在與其他腦區(qū)連接后才能真正顯現(xiàn)，” 帕斯卡說道。他的實(shí)驗(yàn)室是首個(gè)發(fā)表組裝類器官相關(guān)研究的團(tuán)隊(duì)**，“組裝類器官”這一術(shù)語也由他提出，“單獨(dú)的大腦皮層幾乎發(fā)揮不了什么作用。”

帕斯卡曾利用組裝類器官，幫助揭示了蒂莫西綜合征（一種罕見疾病，會(huì)表現(xiàn)出類似自閉癥的癥狀）可能的發(fā)病根源。不過，盡管腦類器官研究已為我們提供了寶貴的見解，幫助我們了解蒂莫西綜合征等發(fā)育障礙、寨卡病毒等如何影響大腦，但Undark雜志采訪的研究者們表示，到目前為止，尚未有任何基于類器官研究的療法獲得美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）的批準(zhǔn)。

*Kshirsagar, Anannya, et al. "Multi‐Region Brain Organoids Integrating Cerebral, Mid‐Hindbrain, and Endothelial Systems." Advanced Science 12.33 (2025): e03768.

**Birey, Fikri, et al. "Assembly of functionally integrated human forebrain spheroids." Nature 545.7652 (2017): 54-59.

“過去近20年里，我們一直以為，療法很快就會(huì)問世，這些模型也足夠用來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，” 同時(shí)擁有醫(yī)師資質(zhì)的帕斯卡說道，“當(dāng)然，我們忽略了一點(diǎn)：人類大腦極其復(fù)雜，比任何其他器官都要復(fù)雜。”想要構(gòu)建出接近這種復(fù)雜性的模型，所花費(fèi)的時(shí)間遠(yuǎn)比預(yù)期的要長(zhǎng)。

一些科學(xué)家和私人初創(chuàng)公司希望利用這種復(fù)雜性，借助類器官以及更基礎(chǔ)的神經(jīng)細(xì)胞來處理信息。他們的設(shè)想是，與目前用于計(jì)算和人工智能的硅基處理器相比，生物材料可能更快、更節(jié)能，也更具資源可持續(xù)性。

“如果我們能弄清楚活神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高效計(jì)算的原理，就能在尋找和開發(fā)更優(yōu)人工計(jì)算架構(gòu)方面取得重大突破，” 加州大學(xué)圣克魯茲分校生物分子工程助理教授塔爾?沙夫（Tal Sharf）表示。他近期發(fā)表了一項(xiàng)研究*，探索發(fā)育中的大腦如何預(yù)先形成處理信息的神經(jīng)連接，“如果我們能降低能耗，將會(huì)對(duì)世界產(chǎn)生巨大影響。”

2022年，初創(chuàng)公司Cortical Labs的首席科學(xué)官兼首席運(yùn)營(yíng)官布雷特?卡根（Brett Kagan），聯(lián)合撰寫了一項(xiàng)廣受關(guān)注的研究**——他們訓(xùn)練神經(jīng)細(xì)胞玩電子游戲《乓》（Pong）。不過該研究并未使用類器官，而是采用了二維神經(jīng)細(xì)胞；而總部位于瑞士的初創(chuàng)公司 FinalSpark，已將類器官與電極相連，搭建了一個(gè)可供科學(xué)家進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)。研究者們利用這個(gè)平臺(tái)，成功訓(xùn)練類器官識(shí)別盲文字符。

盡管如此，沙夫仍提醒人們避免過度炒作。“媒體上對(duì)此有很多討論，但目前還沒有太多嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒▉碚嬲缍ㄟ@些生物材料的能力邊界。” 去年，沙夫獲得了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)190萬美元的資助，用于設(shè)計(jì)測(cè)試來評(píng)估這些生物材料的計(jì)算能力。

2023年，約翰?霍普金斯大學(xué)環(huán)境健康與工程系助理教授萊娜?斯米爾諾娃（Lena Smirnova），與博伊德、卡根、穆特里等專家聯(lián)合發(fā)表了一篇文章*，首次提出 “類器官智能” 這一術(shù)語，用來指代新興的生物計(jì)算領(lǐng)域——該領(lǐng)域指利用包括類器官在內(nèi)的任何生物材料處理信息，并開發(fā)“腦機(jī)接口技術(shù)”。

*Van Der Molen, Tjitse, et al. "Preconfigured neuronal firing sequences in human brain organoids." Nature neuroscience 29.1 (2026): 123-135.

**Kagan, Brett J., et al. "In vitro neurons learn and exhibit sentience when embodied in a simulated game-world." Neuron 110.23 (2022): 3952-3969.

***https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1017235/full

斯米爾諾娃的主要研究方向，是利用類器官探索毒物暴露和環(huán)境壓力對(duì)大腦發(fā)育的影響，她表示，自己對(duì)這項(xiàng)技術(shù)可能開啟的新領(lǐng)域感到興奮。“看到一切發(fā)展得如此之快，真的很令人驚嘆，”她說。她補(bǔ)充道，科學(xué)家們現(xiàn)在不僅擁有了合適的工具，“也具備了足夠的研究動(dòng)力”。

最近，斯米爾諾娃一直在嘗試訓(xùn)練類器官——類似于研究人員訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型的方式——以此研究類器官的學(xué)習(xí)和記憶能力，其最終目標(biāo)是利用類器官減少毒理學(xué)研究中的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。

?約翰·霍普金斯大學(xué)環(huán)境健康與工程學(xué)助理教授萊娜·斯米爾諾娃主要利用組織培養(yǎng)物來研究有毒物質(zhì)暴露和環(huán)境壓力如何影響大腦發(fā)育。她還參與了有關(guān)新興生物計(jì)算領(lǐng)域的研究。來源：Nora Belblidia

?在斯米爾諾娃實(shí)驗(yàn)室里，通過顯微鏡觀察到的一組腦類器官樣本。來源：Nora Belblidia

?又一份腦組織器官模型樣本。最近，斯米爾諾娃一直在致力于培養(yǎng)這些器官模型，以研究它們學(xué)習(xí)和記憶的能力。來源：Nora Belblidia

前行的羈絆：

腦類器官研究的倫理考量與未來思考

斯米爾諾娃同時(shí)為神經(jīng)技術(shù)公司 28bio（前身為 AxoSim）提供咨詢服務(wù)，其丈夫托馬斯?哈東（Thomas Hartung）也參與該公司事務(wù)，并向其授權(quán)了一項(xiàng)技術(shù)。她在郵件中指出，應(yīng)當(dāng)將簡(jiǎn)單的信息處理與 “生物計(jì)算機(jī)的概念區(qū)分開來——我們目前還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到構(gòu)建生物計(jì)算機(jī)的水平。” 她進(jìn)一步表示：“明確這種區(qū)分，有助于避免過度炒作，并讓倫理討論立足于現(xiàn)實(shí)。”

盡管如此，將人類細(xì)胞用于計(jì)算機(jī)的想法，仍可能讓人產(chǎn)生不安感。

Cortical Labs的卡根將這種潛在的不適感比作計(jì)算機(jī)行業(yè)發(fā)展初期的狀況：“最初，人們對(duì)計(jì)算機(jī)這類事物也存在抵觸情緒。我認(rèn)為我們現(xiàn)在正處于這樣的階段。人們會(huì)覺得‘哦，這不一樣，有點(diǎn)奇怪’，” 他說，“但重要的是：奇怪并不等同于不道德。”

倫理問題長(zhǎng)期以來一直圍繞著類器官研究。例如：如果類器官產(chǎn)生了感知能力，會(huì)發(fā)生什么？或者用格里利的話來說：“它會(huì)不開心嗎？會(huì)感到疼痛嗎？會(huì)思考嗎？它會(huì)不會(huì)像《變形記》里的格里高爾?薩姆沙（ Gregor Samsa），被困在蟑螂的身體里，心里想著‘放我出去’？”

人們會(huì)覺得‘哦，這不一樣，有點(diǎn)奇怪’。但重要的是：奇怪并不等同于不道德。

包括格里利在內(nèi)的許多專家都認(rèn)為，這樣的時(shí)刻尚未到來。加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究者穆特里，是少數(shù)認(rèn)為類器官可能已經(jīng)以 “它們自身的方式” 擁有意識(shí)的人 —— 盡管這種意識(shí)與人類意識(shí)不同。

關(guān)鍵問題在于，人們首先就對(duì)“什么構(gòu)成意識(shí)”沒有達(dá)成共識(shí)。“一方面，我們很難檢測(cè)它們是否存在意識(shí)，因?yàn)樗鼈冿@然無法表達(dá)，” 意大利佩加索大學(xué)道德哲學(xué)教授安德列亞?拉瓦扎（Andrea Lavazza）表示，“另一方面，我們對(duì)意識(shí)本身也沒有一個(gè)清晰的定義。”

博伊德說，科學(xué)家們都清楚，意識(shí)是一條道德紅線。“問題在于，我們?nèi)绾沃雷约汉螘r(shí)已經(jīng)接近這條紅線？”

專家們指出，腦類器官的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)決定了那條“道德紅線”可能還很遙遠(yuǎn)。首先，與人類大腦相比，它們的神經(jīng)元數(shù)量相對(duì)較少。“這相當(dāng)于數(shù)百萬個(gè)神經(jīng)元與數(shù)十億個(gè)神經(jīng)元的差距，而且類器官只是一個(gè)高度微型化的版本，” 卡圖里亞說道。

雖然有些類器官可以長(zhǎng)得更大，但另一些類器官的直徑最多只能達(dá)到幾毫米，之后就會(huì)因?yàn)槿狈ρ汗?yīng)而從內(nèi)部開始?jí)乃馈侥壳盀橹梗芯咳藛T發(fā)現(xiàn)在不將類器官移植到動(dòng)物體內(nèi)的情況下，很難在實(shí)驗(yàn)室中重現(xiàn)血液流動(dòng)這一特征。

卡圖里亞補(bǔ)充道，類器官還缺少與其他身體部位的連接：“我們沒有顱骨，沒有腦膜，也沒有淋巴系統(tǒng)。”

盡管如此，隨著類器官變得越來越復(fù)雜，這些倫理問題可能會(huì)變得更加緊迫。拉瓦扎表示，在開展這場(chǎng)倫理辯論時(shí)，該領(lǐng)域必須考慮到科學(xué)本身，以及研究的快速發(fā)展速度。

格里利表示，他目前還不擔(dān)心。“但如果你構(gòu)建出一個(gè)組裝類器官，里面包含 20 個(gè)經(jīng)過精心培育和篩選、相互連接的類器官，它的大小可能會(huì)和小鼠的大腦差不多。我們知道小鼠會(huì)有各種行為，也非常確定小鼠會(huì)感到疼痛，” 格里利說，“現(xiàn)在我們?cè)试S開展可能給小鼠帶來疼痛的研究，但會(huì)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)管。而類器官面臨的一個(gè)更技術(shù)性的問題是，目前還沒有人對(duì)它們進(jìn)行監(jiān)管。”

包括類器官在內(nèi)的干細(xì)胞衍生研究在美國(guó)是受監(jiān)管的，動(dòng)物研究也是如此——當(dāng)源自人類的類器官被移植到嚙齒動(dòng)物和其他生物體內(nèi)時(shí)，動(dòng)物研究的相關(guān)監(jiān)管就會(huì)生效。但這些監(jiān)管的主要重點(diǎn)并不涵蓋類器官研究引發(fā)的獨(dú)特且具體的問題。

去年11月，格里利和帕斯卡在加州聯(lián)合組織了一場(chǎng)會(huì)議，部分目的就是討論這樣一個(gè)監(jiān)管機(jī)構(gòu)可能是什么樣子、由誰主導(dǎo)以及由誰出資。到目前為止，他們還沒有提出具體的推進(jìn)方案：“我認(rèn)為，大多數(shù)討論似乎都認(rèn)同，有必要成立一個(gè)機(jī)構(gòu)來關(guān)注這個(gè)領(lǐng)域，” 格里利說，“不過，對(duì)于這個(gè)機(jī)構(gòu)應(yīng)該是什么樣子、‘關(guān)注’具體意味著什么，目前還沒有形成明顯的共識(shí)。” 他補(bǔ)充道，希望在他們梳理完會(huì)議討論內(nèi)容后，能找到前進(jìn)的方向。

?左：漢克·格里利是斯坦福大學(xué)的一位教授，也是法律和生物科學(xué)領(lǐng)域的專家。他與組織器官研究者密切合作，并對(duì)相關(guān)研究中的倫理問題進(jìn)行了考量。右：斯坦福大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家塞爾吉烏·帕斯卡創(chuàng)造了“組裝體”這一術(shù)語，用于描述由不同類型的組織球連接而成的結(jié)構(gòu)。來源：Courtesy of Sergiu Pasca

除了這類問題，研究者們還討論了該領(lǐng)域如何處理知情同意問題——專家們表示，與對(duì)未來類器官可能產(chǎn)生感知能力的猜測(cè)相比，這是一個(gè)更為緊迫的現(xiàn)實(shí)問題。

如今，有些實(shí)驗(yàn)室可能會(huì)直接收集捐贈(zèng)者的細(xì)胞——這種情況下，他們會(huì)向捐贈(zèng)者說明細(xì)胞將用于特定研究——但許多研究者使用的干細(xì)胞系，來自那些提供了“廣泛同意”的捐贈(zèng)者，這意味著這些捐贈(zèng)者可能并不知道自己的遺傳物質(zhì)會(huì)被用于類器官研究。“在一些極具爭(zhēng)議的領(lǐng)域，僅僅一份籠統(tǒng)的同意書是不夠的，” 格里利說。

知情同意并非類器官研究獨(dú)有的問題，但考慮到人們對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的不適感，它可能承載著額外的重要性。例如，參與者可能沒有意識(shí)到，自己的DNA可能會(huì)被用來培育類器官，而這些類器官隨后會(huì)被移植到大鼠體內(nèi)。

“目前并沒有大量人站出來說‘你們?cè)跒E用我的細(xì)胞，我從未同意過這件事’，” 格里利補(bǔ)充道，“但我擔(dān)心，總有一天會(huì)出現(xiàn)這種情況。”

生物倫理學(xué)家洛馬克斯?博伊德說，科學(xué)家們都清楚，意識(shí)是一條道德紅線。問題在于，我們?nèi)绾沃雷约汉螘r(shí)已經(jīng)接近這條紅線？

一些研究發(fā)現(xiàn)，公眾總體上支持將類器官用于疾病研究和療法開發(fā)，但對(duì)于類器官未來可能產(chǎn)生意識(shí)是否值得擔(dān)憂，人們的觀點(diǎn)則褒貶不一。根據(jù)2023年的一項(xiàng)調(diào)查*，公眾更擔(dān)心的是這類研究的商業(yè)化問題。而在2024年一篇總結(jié)全國(guó)性調(diào)查結(jié)果的論文中**，社會(huì)學(xué)家約翰?埃文斯（John Evans）強(qiáng)調(diào)，公眾擔(dān)心類器官可能“保留捐贈(zèng)者的人類本質(zhì)”——他在論文中寫道，這種觀點(diǎn)“在科學(xué)家看來會(huì)非常奇怪”。

*Ravn, Tine, et al. "Public perceptions and expectations: disentangling the hope and hype of organoid research." Stem Cell Reports 18.4 (2023): 841-852.

**Evans, John H. "Translational Bioethical Decision‐Making: Human Brain Organoids as a Case Study." Ethics & Human Research 46.4 (2024): 47-51.

格里利表示，認(rèn)真對(duì)待這類擔(dān)憂至關(guān)重要。“即使這種擔(dān)憂并不符合現(xiàn)實(shí)，但如果人們認(rèn)為它是真實(shí)的、在乎這件事，那么在某種意義上，它就是真實(shí)存在的問題，” 他說。

隨著該領(lǐng)域不斷成熟，專家們也意識(shí)到公眾輿論可能對(duì)其發(fā)展命運(yùn)產(chǎn)生的影響。格里利說，如果有人公開表示，自己當(dāng)初并不知道細(xì)胞會(huì)被用于培育類器官，且認(rèn)為這類研究令人不適，“從倫理層面來說這是糟糕的，從政治層面來說對(duì)科學(xué)也不利。而這兩種情況都應(yīng)該避免。”

?格里利回憶道，多利羊（世界上第一只通過克隆技術(shù)培育出的哺乳動(dòng)物）在 20 世紀(jì) 90 年代引發(fā)了對(duì)克隆研究的強(qiáng)烈反對(duì)。許多科學(xué)家希望組織器官研究能夠避免同樣的命運(yùn)。

他補(bǔ)充說，科學(xué)家們應(yīng)盡最大努力讓公眾了解最新研究進(jìn)展，避免出現(xiàn)“令人不安的意外”。格里利還記得上世紀(jì)90年代著名克隆羊多莉引發(fā)的反對(duì)浪潮。“當(dāng)多莉誕生的消息公布后，我們幾乎一夜之間就從‘一只小羊羔’聯(lián)想到了‘克隆戰(zhàn)士奴隸大軍’，” 他說，“在人類胚胎被克隆之前，世界各國(guó)和各州就開始紛紛通過法律禁止人類克隆。而直到現(xiàn)在，也沒有任何克隆人類嬰兒出現(xiàn)。”

許多科學(xué)家希望類器官研究能避免重蹈覆轍。荷蘭烏得勒支大學(xué)醫(yī)學(xué)中心神經(jīng)科學(xué)家、神經(jīng)倫理學(xué)助理教授凱瑟琳?巴西勒（Katherine Bassil）表示，自從最初媒體將類器官稱為“迷你大腦”以來，研究者們?cè)诿枋鲎约旱膶?shí)驗(yàn)時(shí)變得越來越謹(jǐn)慎，“因?yàn)槲覀冎溃玫恼Z言可能會(huì)產(chǎn)生倫理甚至社會(huì)層面的影響，甚至在某種程度上，有人可能會(huì)認(rèn)為它還會(huì)影響政策制定。”

巴西勒補(bǔ)充說，有效的科學(xué)傳播是一種平衡的藝術(shù)，過度簡(jiǎn)化術(shù)語可能會(huì)適得其反。

和格里利一樣，巴西勒表示，她很高興看到該領(lǐng)域認(rèn)真對(duì)待倫理問題：“我們需要開展這些對(duì)話，也需要實(shí)施一定的倫理保障措施。” 同時(shí)她也表示，“我們不應(yīng)忘記開發(fā)這些技術(shù)的初衷——它們確實(shí)為患者群體、為我們更深入了解健康與疾病狀態(tài)下的大腦，帶來了巨大希望。”

這種希望或許即將惠及蒂莫西綜合征患者：帕斯卡及其團(tuán)隊(duì)已研發(fā)出針對(duì)該疾病的療法，目前正在完成安全性研究。他們的目標(biāo)是今年啟動(dòng)臨床試驗(yàn)；如果獲得FDA批準(zhǔn)，這將是人類首次使用基于腦類器官研發(fā)的療法之一。（例如，穆特里實(shí)驗(yàn)室為皮特-霍普金斯綜合征研發(fā)的基因療法，最近已在臨床試驗(yàn)中為首位患者給藥。）

卡圖里亞也對(duì)該領(lǐng)域的廣闊前景感到振奮，尤其是在藥物研發(fā)和移植方面。“我個(gè)人最看好的是神經(jīng)精神疾病的個(gè)性化醫(yī)療，” 她說。例如，未來有一天，雙相情感障礙患者可以先通過源自自身細(xì)胞的類器官，低成本地測(cè)試某種藥物是否有效，再?zèng)Q定是否親自使用。卡圖里亞最近創(chuàng)辦了一家名為Organotics的生物技術(shù)初創(chuàng)公司，旨在推動(dòng)個(gè)性化醫(yī)療和精神類藥物的研發(fā)。

?卡圖里亞一直在致力于使器官組織具備血管功能，以更好地模擬人類大腦的發(fā)育過程。在此場(chǎng)景中，她通過顯微鏡觀察血管組織器官，這些器官目前還無法支持血液流動(dòng)。

與此同時(shí)，科學(xué)家們正致力于培育更大、更復(fù)雜的類器官。

在巴爾的摩的實(shí)驗(yàn)室里，卡圖里亞也在研究類器官的血管化技術(shù)，以更好地模擬人類大腦的發(fā)育過程。為此，她一直在培育血管類器官。這些血管類器官目前還無法支持血液流動(dòng)，仍處于初步模型階段，但卡圖里亞已經(jīng)成功將原始血管網(wǎng)絡(luò)植入到了組裝類器官中。

去年11月，她還在培育更多這樣的類器官。有一批剛被植入那種“粘性膠水”中。“它們現(xiàn)在還很小，處于發(fā)育初期，”她說。

“它們會(huì)慢慢長(zhǎng)大的。”

https://undark.org/2026/02/26/brain-organoids-big-questions/

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