目前，研究大脑发育和相关疾病时，科学家广泛使用的小鼠模型存在许多局限性，包括在大小、结构和细胞相互作用等方面的显著差异。相比之下，人脑类器官源自于人体自组织，能够更准确地模拟人脑的结构与功能。自2013年Madeline A. Lancaster等人首次开发以来，这些类器官已成为系统性研究大脑皮层各个区域（包括海马体、中脑、丘脑、下丘脑和小脑等）发育特征的关键模型。今年12月12日，美国南加州大学洛杉矶分校与英国剑桥大学的研究团队在《Nature Reviews Molecular Cell Biology》上联合发表了一篇名为《Modelling human brain development and disease with organoids》的综述文章，系统阐释了脑类器官的研究现状与应用前景。

在该综述中，作者回顾了多种优化人脑类器官生理相关性的方法，并汇总了这些类器官的应用场景及研究进展。文章也指出，脑类器官在研究过程中面临的伦理问题，强调未来研究的关键发展方向。

目前，胎儿脑干细胞、皮质组织干细胞和来源于人类多能干细胞的脑类器官培养方法已基本建立。通过体外培养，这些干细胞首先形成三维拟胚体（EB），随后经历2到5天的神经诱导过程，外胚层细胞形成神经板，最终闭合形成神经管，并进一步分化为不同类型的神经细胞。随着神经管的发育，前脑、中脑和后脑三个初级脑泡逐步形成。前脑进一步发育为端脑和间脑，其中端脑将发育为大脑皮层，而间脑将形成丘脑、下丘脑和视网膜等区域。

已有大量研究锁定了大脑发育过程中的多个重要信号通路，合理添加或抑制相关生长因子对于脑类器官的培养至关重要。例如，碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）可在初期促进干细胞的神经发生和胶质细胞生成，WNT信号的抑制有助于促进向皮质细胞身份的分化，而形态发生素如SHH和BMP等则在神经诱导和分化过程中发挥关键作用。

胶质细胞如星形胶质细胞和少突胶质细胞在大脑发育中同样不可或缺，提供结构支持和营养供给。研究显示，通过添加肝细胞生长因子（HGF）和胰岛素生长因子（IGF），成功将成熟少突胶质细胞的培养时间缩短至约40天。

除了神经元与胶质细胞外，脑类器官中的非外胚层细胞，如中胚层的小胶质细胞，也在捕捉脑发育的复杂性上起到了关键作用。同时，神经血管网络的建立对于准确模拟大脑后期的发育至关重要。研究发现，使用血管内皮生长因子（VEGF）与WNT7B共同处理脑类器官，并与内皮细胞共培养，可以有效诱导血管化。

此外，融合不同脑命运的类器官形成类组装体（assembloids）可更好地模拟神经系统和不同区域神经元之间的功能连接，增强其多样性以研究细胞迁移、整合与突触形成。为了构建更接近生理大脑的结构，需使用工程化水凝胶和微纤维支架等支持技术，通过合成生物学方法控制形态发生素的诱导释放，使得脑区分化过程更为精细化。

尽管脑类器官在模拟多种脑部疾病方面取得了重大突破，如无脑回畸形综合征（MDS）和特发性孤独症谱系障碍（ASD），但在道德伦理层面仍需保持谨慎。研究表明，干细胞的获取必须获得捐赠者的充分同意，确保样本来源的多样性对于理解人类健康及疾病的异质性至关重要。

总而言之，即使脑类器官的开发在线科研领域中取得了显著成功，金年会金字招牌诚信至上的理念依然要求我们在利用这些技术进行研究时，对其道德与法律责任保持高度的警觉。未来，脑类器官的技术改进将依然集中在促进神经元成熟、加强脑区域连接及实现功能性脑回路的形成上。