【科技 ‧ 未來】實驗室製「迷你腦」 三大方向造福人類
所謂類腦器官（brain organoid），是科學家在實驗室中培養出來與人腦結構相似的組織，由於它們只有大約直徑半厘米大小，所以又被稱為「迷你腦」（mini-brain）。
突破傳統局限 剖析腦部疾病
過往科學家在腦部觀察上甚為棘手，解剖腦部的限制令他們無法觀察活體腦部運作；活體的掃描成像技術又被厚重的頭顱骨阻礙；動物模型有一定作用但無法完全應用至人類腦部。迷你腦可讓科學家在一定程度上更直接觀察腦部成長與運作。英國劍橋分子生物學實驗室（MRC Laboratory of Molecular Biology）神經科學家蘭卡斯特（Madeline Lancaster）形容，迷你腦就如開啟了一扇新的大門，通往更深入的腦部探索。
若能夠直接觀察人腦，各種腦部相關疾病，從先天性的平腦症（lissencephaly），即大腦表面平滑無皺而腦細胞不足；到自閉症與相對較後發生的疾病，如抑鬱、癲癇、精神分裂，甚至阿茲海默症、柏金遜症等，病情和成因都可得到更深入的理解。例如人類的小頭症（microcephaly）成因不明，科學家以老鼠做實驗，無法參透小頭症成因。
然而蘭卡斯特從小頭症病人身上採集了皮膚細胞和幹細胞，發現所培養出的迷你腦，比正常人的更為迷你，而且神經元（neuron）的數量也明顯較少。觀察迷你腦的成長，最後更讓她發現成因在於病人的幹細胞出了問題，過早產生神經元而枯竭，以致新產生的神經元不足。
此外，曾指導蘭卡斯特的神經科學家諾布里奇（Jürgen A. Knoblich）在《科學人》（Scientific American）雜誌撰文指出，若以不同地區的各種寨卡（Zika）病毒株感染迷你腦，更有助找出為何寨卡只在某些地區或某些胎兒身上造成小頭症。
改善藥物研發 取代動物實驗
迷你腦為神經發展和腦部疾病帶來新的觀點，更進一步的自然是有利於研發新的藥物和治療方法。以迷你腦作藥物研發測試，既避免動物試驗，藥物的成效和副作用也將更為準確，有望降低研發成本。科學家可以把基因技術應用於迷你腦，在實驗室中讓疾病相關基因變異，以觀察疾病成因，繼而研發和測試基因療法效果。
美國加州大學戴維斯分校（UC Davis）醫療中心的心血管及神經外科醫生華達奧（Ben Waldau）甚至預計，相關科技可使中風病人痊癒：「在斷層掃描可看到腦部受傷，但我們什麼也做不到，因此很多病人即使做過手術和復健，仍有癱瘓、麻痺等永久神經損害。有朝一日或可用病人的細胞，培養出他們所喪失的腦部結構。」
神經疾病十分普遍，據世界衞生組織（WHO）統計，全球逾5,000萬人患有癲癇；4,750萬人患有認知障礙症，當中六至七成源於阿茲海默症。他們將來或可得益於迷你腦研究。
比較物種腦部 探索人類特性
迷你腦在醫學的潛能固然可喜，但未必是蘭卡斯特最感興趣之處。她曾在TED演講上說，她一直為人類為何與別不同感到疑惑：「大象的腦部是人類的3倍大，人類比牠們聰明，因為人類大腦皮層的神經元數量遠多於牠們。但為什麼人類大腦神經元這麼多？眾多神經元又從何而來？」
想要回答這些問題卻不可以直接接觸我們的人腦，解決方法很簡單，就是造一個人腦出來。
一群科學家的研究或許能給蘭卡斯特一部分答案。尼安德塔人（Neanderthals）是一種腦部比我們大的史前人類，大約從4萬年前開始絕種，在歐洲留下不少洞穴壁畫。德國萊比錫普朗克演化人類學研究所（Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology）曾經重組他們的基因，也進行過多次實驗，最新的嘗試是培養尼安德塔人的類腦器官，觀察它們和人類的迷你腦在成長過程中，幹細胞分裂、發展和重組成立體腦部結構，以及神經細胞的連結方式，是否有所不同。
研究所基因部門總監柏保（Svante Pääbo）希望藉此找出人類的獨特性：「尼安德塔人是我們最近的近親，若我們要定義人類作為獨立的物種，就應該把人類和他們對比。我們將嘗試找出人類在神經細胞的功能上，與尼安德塔人有何基本差異，以解釋人類獨特的認知能力。」
潛力龐大的「迷你腦」在實驗室如何製作？而這些試驗又為何引起倫理爭議？詳見此報道其他文章：
上文節錄自第112期《香港01》周報（2018年5月21日）《「迷你腦」引發探索大腦隱憂》。