近日，美国塔夫茨大学组织工程中心的戴维·卡普兰教授的研究团队成功创建出三维脑状组织，其功能和结构特征类似于大鼠的脑组织，可在实验室中存活两个多月。他们还首次展示了这个类脑组织的应用潜力，可研究颅脑损伤后立即发生的化学和电变化，以及药物反应引起的变化。该成果（Bioengineered functional brain-like cortical tissue）发表在《美国国家科学院学报》（PNAS）上。

    由于不同脑损伤和疾病影响的区域不同，理想的大脑模型需要能够复制灰质（神经元细胞体聚集而成）与白质（轴突聚集而成）隔离的复杂结构。为了实现这种区分，该团队研究人员利用不同物理属性的两种生物材料创建新型复合结构：由丝素蛋白制成、供神经细胞生长的海绵状支架，以及基于胶原蛋白、为轴突生长提供便利的柔软凝胶。将大鼠神经元细胞填充在圆环状的丝素海绵支架中，并在圆环中央放入胶原凝胶，凝胶会渗透遍布支架。短短几天后，神经元便在支架孔隙周围形成功能性网络，并使较长的轴突穿过中央凝胶与另一侧的神经元连接。其结果是，圆环中间形成白质区域，鲜明地区别于周围灰质区域。

    他们还将该3D类脑组织与在2D实验皿中以及仅在胶原蛋白凝胶环境下培育的神经元进行几周的比较试验，发现该3D类脑组织中的神经元在生长和功能方面都出现基因高表达，且能够维持长达五周的稳定代谢活性，而凝胶环境下的神经元在24小时内便开始恶化。在功能上，3D类脑组织中的神经元发出与完整大脑中所见的电活性和反应类似的信号。

    借助这个类脑组织进行的创伤性脑损伤研究也显示，记录到的神经元电化学活性变化与动物实验通常观察到的结果类似。利用这样的模型来研究创伤性脑损伤可能比动物实验更具优势，因为可以实时追踪组织对创伤的反应。