将人类干细胞放入培养基，提供适当的分子信号，不久后一个模拟大脑皮层或小脑的微型结构就会在培养液中生长。这些被称为“神经类器官”（neural organoids）或“脑类器官”（brain organoids）的三维细胞团，通常只有几毫米大小，虽然它们并非真正的“培养皿中的大脑”，但正变得越来越复杂和逼真，能够捕捉更多大脑的细胞和结构特征。
“令人惊讶的是，这个领域在过去一年取得了多大的进展，”加州大学圣地亚哥分校社会学家John Evans在接受Science杂志采访时表示，“这真的很引人注目。”
2025年11月，在加州蒙特雷附近具有历史意义的阿西洛马会议中心——50年前这里曾召开著名会议制定了基因工程的首个指导方针——一群科学家、伦理学家、患者倡导者再次聚集，探讨神经类器官技术带来的科学突破与伦理挑战。
神经类器官技术基于干细胞的自组织能力。通过精确控制生长因子和信号分子，研究人员能够诱导人类多能干细胞分化并自发组织成类似大脑特定区域的三维结构。这些类器官可以模拟大脑皮层、小脑、海马体等不同脑区的细胞组成和分层结构。
类器官技术的最新进展之一是“组装类器官”(assembloids)的开发。通过将代表不同脑区的多个类器官组合在一起，科学家能够显著提升其复杂性。
图：加州大学洛杉矶分校干细胞研究中心的研究显示，神经类器官能够重现人类大脑的自然分层，为疾病建模提供了强大工具（来源：University of California/Nature Neuroscience）
斯坦福大学神经科学家Sergiu Pasca团队在2024年发表于《自然》杂志的研究中，创造了四个代表大脑和脊髓不同部分的神经类器官，并将它们按顺序连接。当研究人员化学刺激一端时，位于链条另一端的类器官会产生响应，表明这些结构已经形成了能够检测刺激和共享信息的感觉通路。
这一发现引发了一个关键的伦理问题：这些组装类器官是否会感到疼痛?研究显示，它们确实对辣椒粉中的辛辣化学物质有反应。但Pasca指出，感受疼痛需要两条通路：一条检测有害刺激，另一条产生不愉快的感觉，而目前的组装类器官缺乏第二条通路。
宾夕法尼亚大学神经科学家Guo-Li Ming利用类器官技术探索病毒如何损害大脑。她的团队此前研究显示，寨卡病毒(Zika virus)会侵入类器官中的祖细胞并抑制其分裂，这解释了为什么一些感染病毒的母亲所生婴儿会出现异常小的头部。
2024年，该团队在预印本论文中报告，在拉丁美洲快速扩散的Oropouche病毒同样会靶向大脑祖细胞，对婴儿头围产生类似影响。这些研究展示了类器官在理解神经发育疾病方面的强大潜力。
类器官技术最令人兴奋的应用之一是罕见疾病的治疗研发。Timothy综合征是一种罕见遗传疾病，患者会出现致命的心律失常以及自闭症、癫痫等神经症状。病因是形成钙离子通道的蛋白质存在缺陷。
由于缺乏Timothy综合征的动物模型来测试潜在治疗方法，Pasca团队采用了创新策略，将携带致病突变的患者干细胞培养的人类类器官移植到大鼠大脑中，创建了一个混合模型。
在2024年发表于《自然》的论文中，研究团队报告他们识别出了反义寡核苷酸(antisense oligonucleotides，简短的核苷酸链)，能够降低疾病模拟神经类器官中缺陷蛋白质的水平。在大鼠体内，这些反义寡核苷酸同样有效。
Pasca表示，他的团队正在着手提交临床试验申请，测试这种在大鼠中验证的反义寡核苷酸是否能改善Timothy综合征的认知症状。这将是首个通过神经类器官研究开发的精神疾病潜在治疗方法。
随着神经类器官变得越来越复杂，一系列深刻的伦理问题浮现，这些由人类神经元和其他细胞类型组成的球状结构是否会感到疼痛、表现出智能、产生意识，甚至做梦?我们如何判断它们是否具有这些能力?
实际上，将人类脑类器官移植到动物大脑的实验在过去也曾引发不安。Evans的调查研究显示，很大一部分公众认为将类器官植入其他物种是不可接受的，因为这打破了人类与动物之间的界限。
然而，对新医疗方法的渴望可能超过这种担忧。威斯康星大学麦迪逊分校法律与生物伦理学荣休教授Alta Charo认为，研究人员仍有时间制定正确的方法。“我不能说有什么是我们现在需要立即采取不同做法的，”她说。
自闭症科学基金会主席Alison Singer代表患者及其家属表达了对类器官研究的期望：“我想给科学家点燃一把火。”她希望研究人员能够快速确定一些基本规则。“这类对话很重要，但必须产生实际行动。”
亚利桑那州立大学生物伦理学家Ben Hurlbut在2024年早些时候的《科学》杂志文章中批评了“科学先行、伦理滞后”的阿西洛马式会议模式。他认为，专家们在评估特定技术的风险后，通常会自行制定标准，将其作为既成事实呈现给公众，从而排斥了辩论。
尽管Hurlbut出席了会议并认为参与者“提出了正确的问题”，但他也表示他们陷入了同样的陷阱。“这是一个坏习惯。”他说。
然而，Evans认为会议富有启发性和实用性。但他承认，确保神经类器官不跨越伦理界限仍然是一项进行中的工作。他说，最大的问题是“我们接下来要做什么，这还不清楚。”
神经类器官技术正朝着更高的复杂性和功能性发展。未来的研究方向可能包括：
增强结构复杂性：开发包含更多细胞类型、更精确模拟大脑区域连接的类器官；
功能性成熟：延长培养时间，使类器官达到更成熟的发育阶段；
血管化：整合血管系统，提供更好的营养供应和代谢支持；
电生理监测：开发更精密的技术实时监测类器官的神经活动。
然而，随着技术的快速发展，如何确保这些进展在伦理框架内进行，成为与会者关注的核心议题。会议参与者讨论了是否应由新组织或现有机构(如国际干细胞研究学会)来跟踪这些进展，并在必要时提供指导和监督。国际干细胞研究学会此前已就编辑人类胚胎等问题发布了建议，为类似的技术治理提供了参考模式。
与此同时，与会者一致认为，让公众参与类器官伦理讨论是必不可少的。这种参与不仅有助于建立社会共识，也能确保科学发展的方向符合公众的价值观和期望。
斯坦福大学法学教授、生物伦理学家Henry Greely表示，此次会议的目的并非制定新规则，而是审视快速扩展的类器官科学，并考虑治理选项。这种谨慎的态度反映了科学界对平衡创新与责任的认识。正如50年前的阿西洛马会议为基因工程设定了早期指导方针，今天的讨论可能为脑类器官研究的未来发展奠定基础。
总的来看，神经类器官技术代表了生物医学研究的重大飞跃，为理解大脑发育、疾病机制和开发新疗法开辟了前所未有的可能性，从揭示病毒如何损害发育中的大脑，到为罕见疾病开发首个潜在治疗方法，这项技术已经展示了巨大价值。
然而，随着这些“迷你大脑”变得越来越复杂，我们必须认真对待随之而来的伦理问题。意识的边界、疼痛的感知、人类与动物的界限——这些不仅是科学问题，更是哲学和伦理问题，需要科学家、伦理学家、患者群体和公众的共同参与。
正如Evans所说，关键问题是“我们接下来要做什么”。在追求科学突破的同时保持伦理审慎，在满足患者治疗需求的同时尊重社会价值观，这将是脑类器官研究领域持续面临的挑战。
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