研究精神疾病的生物学基础极其困难，部分原因是研究人员无法轻易地从活人身上收集脑细胞用于实验室研究。现在，犹他大学健康学院的科学家们已经开发出一种解决方法。

新技术使研究人员能够深入研究小儿双相情感障碍的分子原因

研究人员培育出被称为“类器官”的三维结构，该结构来源于一名小儿双相情感障碍患者和几名家庭成员捐赠的血细胞。该方法确定了与精神疾病相关的重大分子变化。

发表在《分子精神病学》(Molecular Psychiatry)上的研究结果表明，小儿双相情感障碍患者的大脑结构变化可能是由于有助于细胞信号传导的基因功能障碍所致。研究结果还表明，实验室培养的类器官可以深入了解精神疾病的原因。

“如果我们没有动物模型，就无法在临床前研究中寻找治疗方法。这是一个巨大的挑战，” Alex Shcheglovitov 博士说。，犹他大学神经生物学助理教授，该研究的资深作者。研究生杨光为该论文的第一作者。“绝对需要开发新的创新模型来研究小儿双相情感障碍中被破坏的细胞和分子机制。”

双极大脑的变化

双相情感障碍是一种精神疾病，会导致情绪极度波动，在抑郁和躁狂之间波动。当这种疾病在儿童时期出现时，它可能表明涉及强大的遗传因素。Shcheglovitov 及其同事推断，这种复杂的疾病需要一种创新的、多学科的方法来研究它。

Melissa Lopez-Larson 医学博士、精神病学家和该论文的合著者对患有小儿双相情感障碍的儿童及其未受影响的家庭成员进行了大脑成像，以了解这种疾病如何改变大脑区域之间的联系。在双相情感障碍患者中，一种称为功能性 MRI 或 fMRI 的成像技术揭示了大脑静息活动的变化，尽管尚不清楚是什么原因导致这些变化。

为了了解更多信息，Lopez-Larson 与神经生物学家 Shcheglovitov 和 Yang，以及 U of U Health 和 Huntsman Mental Health Institute 的放射科医生、遗传学家和精神病学家合作，将成像数据与分子水平的患者细胞深入分析相结合。

Yang 从一名患有躁郁症的 9 岁男孩、他的父母和一个未受影响的兄弟姐妹捐献的血细胞开始。通过在合适的条件下培养这些细胞，杨诱导它们变成干细胞，然后他将这些细胞培养成神经元。然后使用Shcheglovitov 小组最近开发的一种方法，将细胞转化为结构化的簇，称为类器官。类器官模仿人类大脑发育的早期方面，使研究人员能够研究神经元之间的交流，类似于活体大脑中发生的相互作用。

“这些类器官允许我们做的是模拟与某些大脑区域相关的某些发育阶段，”Shcheglovitov 说。“在我们的例子中，类器官更像是人类胎儿大脑的额叶部分。”

寻找原因

为了找到这种疾病的根本原因，杨进行了测试，以确定患有双相情感障碍的儿童的细胞与其家人的细胞有何不同。杨发现患者的一个名为PLXNB1的基因发生了变化，该基因之前被认为与精神疾病有关。他还发现细胞看起来不同：称为“神经突”的神经元过程更短。这些长卷须通常与邻近细胞建立重要联系。

将正常的 PLXNB1 添加到患者的细胞中可以使神经突生长到正常大小，从而证实 PLXNB1 中的突变导致了神经突生长的变化。“这太令人兴奋了，”Shcheglovitov 说。“这表明，潜在地，使用基于基因的疗法，或针对 PLXNB1 通路的另一种疗法，可能与小儿双相情感障碍患者具有治疗相关性。”

在研究结果可以用于新疗法之前，研究人员需要进行更大规模的研究以确定其他患有这种疾病的人是否也存在这些相同的差异。Lopez-Larson 说，这项研究的力量在于结合了多种技术来创建大脑中正在发生的事情的可靠图像。

“fMRI 显示大脑连接是非典型的，至少在这个特定的孩子身上是这样。我们还发现基因片段也是如此，”Lopez-Larson 说。“我们能够使用不同种类的先进技术，以不同的方式揭示同一件事。