自闭症是大脑过度生长？Cell Stem Cell：培育出人类皮层类器官，发现自闭症相关大脑过度生长的关键细胞

自闭症的早期诊断与干预一直是医学领域的难题，而大脑过度生长已被证实是自闭症的重要早期生物标志物。

近日，北卡罗来纳大学教堂山分校医学院Jason Stein博士团队在

Cell Stem Cell

自闭症是一种复杂的神经发育障碍，全球发病率持续上升，给无数家庭带来沉重负担。长期以来，研究人员发现，部分自闭症患儿在婴儿期就会出现大脑体积异常增大的现象，但背后的细胞和分子机制始终不明确。

此前，由北卡罗来纳大学教堂山分校主导的婴儿脑成像研究网络（IBIS），通过近 20 年的追踪，对具有高自闭症家族风险的婴儿大脑进行了系统扫描，为理解自闭症的早期脑部特征积累了宝贵数据。而 Stein 团队的这项新研究，正是基于 IBIS 的临床资源，搭建了连接临床观察与细胞机制的桥梁。

为了精准复刻人类早期大脑发育过程，研究团队开展了跨学科合作——联合医学院的临床医生、精神病学家与实验室研究人员，构建了前所未有的脑发育细胞模型。

他们首先从 IBIS 研究中的 18 名个体身上收集全血样本，提取外周血单个核细胞，将其 “重编程” 为诱导多能干细胞。

这些干细胞具有分化为任意细胞类型的潜力，研究人员通过精准调控，引导它们发育成能模仿人脑部分结构和功能的脑类器官——这种 “微型大脑” 在培养皿中就能重现早期大脑的发育特征，成为研究神经发育障碍的理想工具。

经过细致观察与分析，研究团队取得了关键发现：神经前体细胞和脉络丛上皮细胞的变化，与供体参与者的大脑尺寸密切相关。神经前体细胞是制造神经元等各类脑细胞的 “母细胞”，其增殖与分化直接决定了大脑的发育规模；脉络丛上皮细胞则构成了大脑中的特殊细胞层，能分泌脑脊液相关成分，为神经前体细胞的生长和修复提供重要支持。

进一步研究证实，神经前体细胞中特定基因的表达水平，与较大的大脑尺寸之间存在明确关联，这一发现不仅揭示了自闭症相关大脑过度生长的细胞基础，更直接验证了他们构建的脑类器官模型，能够精准模拟真实人脑的发育特征。

“我们的研究表明，源自参与者的脑类器官是研究早期大脑发育的优质模型系统。” 目前任职于波士顿儿童医院/哈佛医学院的 Rose Glass 博士表示，“现在我们可以利用这些信息，研究环境毒素暴露等因素引发的细胞变化，以及它们如何导致自闭症。”

这一模型的成功构建，解决了直接研究人类早期大脑发育的伦理与技术难题，为自闭症研究提供了全新的实验平台。

基于这一可靠模型，Stein 实验室已规划了更深入的研究方向。他们目前正聚焦于孕期环境暴露对自闭症的影响，重点研究丙戊酸等环境毒物的短期和长期作用。通过比较自闭症患者与非自闭症个体的脑类器官，研究人员希望明确这些化学物质如何影响神经前体细胞和脉络丛上皮细胞的功能，进而导致大脑发育异常，同时探索遗传风险因素如何加剧这些环境影响。

“我们现在专注于研究与自闭症诊断相关的产前暴露，”Stein 博士介绍，“希望搞清楚环境毒物如何影响早期大脑发育，以及遗传因素如何放大这些效应。”

这项研究的意义远超基础机制探索：一方面，它明确了神经前体细胞和脉络丛上皮细胞在自闭症相关大脑过度生长中的核心作用，为开发自闭症早期筛查的生物标志物提供了靶点；另一方面，脑类器官模型的成功验证，让研究人员能够在体外模拟自闭症的发病过程，快速筛选潜在的干预药物，为实现自闭症的早期干预提供了可能。

对于有自闭症家族史的家庭而言，这一进展意味着未来或许能通过检测相关细胞的基因表达特征，实现更早的风险筛查；而针对关键细胞的靶向干预，也有望延缓甚至改善自闭症的神经发育异常。

随着研究的深入，脑类器官模型将持续发挥重要作用，助力科学家们解锁更多自闭症的发病谜题。未来，结合遗传检测、环境暴露评估与细胞功能分析，有望构建出更精准的自闭症风险预测体系，让早期干预成为现实，为自闭症患儿及其家庭带来新的希望。

参考资料：

[1]Madison R. Glass et al, Human cortical organoids recapitulate inter-individual variability in infant brain-growth trajectories, Cell Stem Cell (2025). DOI: 10.1016/j.stem.2025.12.001.

来源 | 生物谷

撰文 | 生物谷

编辑 | 木白

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