【科技 ‧ 未来】实验室制“迷你脑” 三大方向造福人类
所谓类脑器官（brain organoid），是科学家在实验室中培养出来与人脑结构相似的组织，由于它们只有大约直径半厘米大小，所以又被称为“迷你脑”（mini-brain）。
突破传统局限 剖析脑部疾病
过往科学家在脑部观察上甚为棘手，解剖脑部的限制令他们无法观察活体脑部运作；活体的扫描成像技术又被厚重的头颅骨阻碍；动物模型有一定作用但无法完全应用至人类脑部。迷你脑可让科学家在一定程度上更直接观察脑部成长与运作。英国剑桥分子生物学实验室（MRC Laboratory of Molecular Biology）神经科学家兰卡斯特（Madeline Lancaster）形容，迷你脑就如开启了一扇新的大门，通往更深入的脑部探索。
若能够直接观察人脑，各种脑部相关疾病，从先天性的平脑症（lissencephaly），即大脑表面平滑无皱而脑细胞不足；到自闭症与相对较后发生的疾病，如抑郁、癫痫、精神分裂，甚至阿兹海默症、柏金逊症等，病情和成因都可得到更深入的理解。例如人类的小头症（microcephaly）成因不明，科学家以老鼠做实验，无法参透小头症成因。
然而兰卡斯特从小头症病人身上采集了皮肤细胞和干细胞，发现所培养出的迷你脑，比正常人的更为迷你，而且神经元（neuron）的数量也明显较少。观察迷你脑的成长，最后更让她发现成因在于病人的干细胞出了问题，过早产生神经元而枯竭，以致新产生的神经元不足。
此外，曾指导兰卡斯特的神经科学家诺布里奇（Jürgen A. Knoblich）在《科学人》（Scientific American）杂志撰文指出，若以不同地区的各种寨卡（Zika）病毒株感染迷你脑，更有助找出为何寨卡只在某些地区或某些胎儿身上造成小头症。
改善药物研发 取代动物实验
迷你脑为神经发展和脑部疾病带来新的观点，更进一步的自然是有利于研发新的药物和治疗方法。以迷你脑作药物研发测试，既避免动物试验，药物的成效和副作用也将更为准确，有望降低研发成本。科学家可以把基因技术应用于迷你脑，在实验室中让疾病相关基因变异，以观察疾病成因，继而研发和测试基因疗法效果。
美国加州大学戴维斯分校（UC Davis）医疗中心的心血管及神经外科医生华达奥（Ben Waldau）甚至预计，相关科技可使中风病人痊愈：“在断层扫描可看到脑部受伤，但我们什么也做不到，因此很多病人即使做过手术和复健，仍有瘫痪、麻痺等永久神经损害。有朝一日或可用病人的细胞，培养出他们所丧失的脑部结构。”
神经疾病十分普遍，据世界卫生组织（WHO）统计，全球逾5,000万人患有癫痫；4,750万人患有认知障碍症，当中六至七成源于阿兹海默症。他们将来或可得益于迷你脑研究。
比较物种脑部 探索人类特性
迷你脑在医学的潜能固然可喜，但未必是兰卡斯特最感兴趣之处。她曾在TED演讲上说，她一直为人类为何与别不同感到疑惑：“大象的脑部是人类的3倍大，人类比牠们聪明，因为人类大脑皮层的神经元数量远多于牠们。但为什么人类大脑神经元这么多？众多神经元又从何而来？”
想要回答这些问题却不可以直接接触我们的人脑，解决方法很简单，就是造一个人脑出来。
一群科学家的研究或许能给兰卡斯特一部分答案。尼安德塔人（Neanderthals）是一种脑部比我们大的史前人类，大约从4万年前开始绝种，在欧洲留下不少洞穴壁画。德国莱比锡普朗克演化人类学研究所（Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology）曾经重组他们的基因，也进行过多次实验，最新的尝试是培养尼安德塔人的类脑器官，观察它们和人类的迷你脑在成长过程中，干细胞分裂、发展和重组成立体脑部结构，以及神经细胞的连结方式，是否有所不同。
研究所基因部门总监柏保（Svante Pääbo）希望借此找出人类的独特性：“尼安德塔人是我们最近的近亲，若我们要定义人类作为独立的物种，就应该把人类和他们对比。我们将尝试找出人类在神经细胞的功能上，与尼安德塔人有何基本差异，以解释人类独特的认知能力。”
潜力庞大的“迷你脑”在实验室如何制作？而这些试验又为何引起伦理争议？详见此报道其他文章：
上文节录自第112期《香港01》周报（2018年5月21日）《“迷你脑”引发探索大脑隐忧》。