浙江大学医学院中国人脑库
浙江在线4月6日讯(浙江在线见习记者 沈听雨)为什么有人会得阿尔茨海默症?帕金森病的机理是什么?精神分裂症在未来能否被根治?我们努力从大脑中找出病因。
日前,浙江大学医学院中国人脑库(简称脑库)与浙江大学医学院附属第一医院开启合作共建,今后医院将为脑库带来人员和经费支持,脑标本来源数量、神经精神疾病的病理诊断质量有望进一步提升。脑库再次走进公众视野,却依旧充满神秘色彩。
大脑,究竟隐藏着怎样的秘密?我们如何通过大脑认识和感知世界?脑库如何构成?它对大脑的研究有什么意义?记者走进浙江大学医学院中国人脑库,近距离感知人类大脑的秘密。
无语良师
存下未来希望
在浙大医学院人脑库介绍墙上,开篇写着这么一段话——“脑库也叫脑银行,存下未来的希望。”而这些让科学家们得以研究并产生相应成果造福于大众的大脑组织,都来自于志愿捐献。
自2012年,脑库接受了第一例患亨廷顿舞蹈症的男患者捐献的大脑以来,按照国际标准工作流程已经收集、储存了165例全脑组织。脑库为他们设立了档案间,档案袋里记录着每位捐赠者的捐赠知情同意书、生前主要病史、神经病理学诊断等重要信息,以便科学家们用于进行科学研究。而捐赠者的身份等信息都被严格保密。
中国科学院院士、浙大医药学部主任段树民表示,7年接受165例人脑算是不小的数据,但对比国外仍有不少差距。脑库建立之初,浙大医学院曾派人赶赴荷兰脑库进修学习。在荷兰,当一位捐赠者去世并确认死亡后,2至6小时内,会被运送到阿姆斯特丹自由大学进行取脑保存。整个过程遗体仪容都保持完整整洁。
由于去世后人脑组织会较快自发溶解破坏,为确保后续研究质量,人脑组织的取材和保存最好在12个小时之内完成。如今,浙大人脑库的平均取材时间为10小时左右,且正在逐年缩短。
技术力量不断完善,当下仍需破解的是传统观念的掣肘。许多人不理解脑组织捐献,做出去世后捐赠大脑的抉择并不容易。眼下,脑库的大脑来源亦是脑库建设中面临的最大问题。
“大脑的研究,并非单个大脑标本就能解决。每一个大脑疾病组患者的脑组织,都需要与另一组在尽量多方面相匹配的无大脑疾病组的个体脑组织进行对比,才能逐步获得清晰的研究结论。”包爱民说,科学家从实验材料中获取信息越多,疾病的产生机理才有可能越快被揭示,捐献者的这份礼物和善意才将达成并永远延续。
段树民相信,随着公民遗体、器官捐献意识的普及和对脑库价值的宣传,会有更多人加入到捐赠队伍中。据悉,“杭州市遗体捐献俱乐部”大多数成员都已签署了大脑捐献知情同意书。
未来,脑科学研究还将有更多意义。此前,脑科学与类脑研究入选“科技创新2030重大项目”。
段树民表示:“近年来人工智能发展,在一定程度上也受到了大脑研究成果的启发,随着脑科学的开展,类脑研究将成为连接大脑研究成果应用到人工智能的桥梁,在打造‘升级版’人工智能的同时,也能促进医学、信息学、社会科学等学科发展。”
参观完脑库,即将离开之际,浙江大学医学院神经生物学系副主任包爱民叫住了我们,她指着浙大医学院花坛前的三块石碑说:“这是‘无语良师碑’,每位参观完脑库的人最后都会来看看他们。”所有将遗体或大脑捐献给浙江大学医学院的捐赠者的名字,在征得同意后,都会被镌刻在这块石碑上,供后人缅怀,供全体医学生、老师以及研究人员致敬。
碑上,写着这样一段话:“无论性别与年龄,无论平凡或卓越,他们,都是传道授业的无语良师。他们虽然不言不语,却教与莘莘学子洞开生命之谜的秘钥;他们虽然不言不语,却给予无数患者摆脱病魔的康复之音;他们虽然不言不语,却诤诤诉说着生命的圣洁和奉献的高尚!特立此碑,向所有为医学事业奉献的无语良师肃立致敬。”
脑库染色区
神秘脑库 存储生命之谜
脑库设在浙大医学院一栋教学楼的一楼,约300平方米,共有两层。
包爱民教授介绍说,脑库,是这样一个机构,它收集、储存各种全脑组织及其生前病史资料、为每一例大脑做好神经病理学诊断,以期最终找到人脑疾病的原因,开发相关诊疗技术和药物的机构。
沿着楼梯往下走,地下一层是脑库储存核心。这里有几台超低温大冰箱,还放置了几个柜子,拉开其中一格,里面满满当当都是石蜡组织包块,每个组织包块也都采用数字、字母严格注明了捐献者身份和脑区。
另一侧,则存储着由石蜡包块切片并经由特殊染色等复杂程序制作成的神经病理学诊断大脑薄玻片。包爱民说:“一张脑膜的切片,经过HE染色后,我们会从显微镜上观察它的变化,并和其他染色切片一起对这一例大脑进行最终病理诊断。”据悉,每个捐献者的大脑约有70至80多张这样的玻片,覆盖不同脑区,研究人员会根据不同的生前状况或者临床诊断,进行不同的染色以协助最后病理诊断。
包爱民说:“一例大脑可以服务于很多脑科学研究项目。科研人员提出的申请往往只是他们关注的脑区部位,我们会根据申请人的研究需要,提供相应的冰冻脑组织或者石蜡切片。”
低温冻存的脑组织可用于提取RNA(核糖核酸,存在于生物细胞以及部分病毒、类病毒中的遗传信息载体);而石蜡包块的脑组织可以用于神经病理学研究等等。
目前脑库只向具有正规研究资质、正在进行有国家级或省部级经费支持研究的教授或实验室负责人级别科研人员提供脑组织研究样本。脑库的学术委员会还要评审申请者所提供的科研项目是否具有科学前景,所设计的研究方案是否合理可行。据悉,自2014年脑库正式成立以来,已经向国内20多个科研团队提供了3500多份各类脑组织样本。
“人脑组织十分珍贵,我们要确保每个部分都用在最需要的地方。”包爱民说。
人脑标本 攻破脑部疾病
当下,神经精神疾病等人脑疾病已经成为严重危害国民身心健康的疾病之一,脑中风、阿尔茨海默症、帕金森病、抑郁症、焦虑症等神经精神疾病发病率显著增加。临床上,大多数脑疾病都缺乏最后的脑组织病理诊断,一些影像学分析,如核磁共振、CT等辅助诊断有一定局限性,也不够精细,这导致如今我们对神经精神疾病的发病机理不够了解,诊治存在困难。
段树民说:“大脑掌管着机体的高级功能,是人类罹患各种神经精神疾病的物质基础,利用死亡后人脑标本开展神经科学研究是攻克脑疾病的重要手段。”
以双相情感障碍症为例,该病症临床表现复杂,两种情绪会反复、交替、不规则出现,还可能会出现幻觉、妄想或紧张等症状。其中,大部分患者因为初期只表现出抑郁或者狂躁情绪,而容易被误诊为“单相”。在确诊后的治疗中,药物等诊疗方式也并不一定适用于所有患者。
为什么同一种病症在不同的人身上表现方式却大相径庭?为什么现有的诊疗方法对少部分人群无效?段树民表示,脑库的建设就是通过对人脑标本精细的结构解析,为脑疾病的临床诊断提供最终答案,为科学家研究脑疾病的机理提供基础。
据介绍,成年人的大脑约有1000亿个神经元,一个简单脑功能的实现可能就会牵涉到上万甚至上千万的神经元,而一个神经元又与成百上千的神经元发生联系,要理清如此复杂的神经环路非常困难。
如今,了解大脑、探索大脑、模拟大脑已经成为世界各国科技计划的主流方向之一。
早在1985年,荷兰就建立了人脑库,目前已经发展成全世界收集大脑样本最齐全、取脑速度最快、生前临床资料最详尽的人脑库。在欧洲,16个人脑组织库已经形成网络系统。在美国,人脑组织库中心拥有10个附属的人脑组织库。在澳大利亚,每个州都有1—2个人脑组织库,并形成了人脑组织库联盟(ABBN)。
不过,段树民表示,由于遗传和环境的差异,中国人脑的结构、功能以及脑疾病的发生机制可能具有自己的特殊性。因此,建立属于中国自己的人脑库进行研究,对于中国脑疾病的预防诊疗更具现实意义。
依托于公众向脑库捐献的人脑组织,近年来针对脑疾病的研究已经取得了一些突破。2018年2月,浙江大学医学院胡海岚教授在《自然》上发文,首次揭示抑郁症的形成和大脑中一个反奖赏中心——缰核的簇状放电方式密切相关,并提出了全新的氯胺酮快速抗抑郁机制,为开发新型的快速抗抑郁药物提供了多个崭新的分子靶点,这对寻找新型抗抑郁药起到了极大推动作用。
浙江大学医学院神经所副教授沈逸告诉记者:“如今,还有一些科研团队基于脑库提供的人脑组织样本研究,正在撰写有关神经精神疾病新发现的科研论文。”
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