研究精神障碍的科学家长期以来面临一个固有难题：当他们检查逝者大脑时，无法了解脑细胞如何运作及相互作用；同时，也无法对活人进行脑组织活检以获取数据。因此，康苏埃洛·瓦尔兹-巴斯另辟蹊径——她决定自行培育活体大脑。
瓦尔兹-巴斯及其在德克萨斯大学休斯顿健康科学中心（UTHealth Houston）的实验室正采用基因重编程技术，将皮肤细胞转化为脑类器官，俗称“迷你大脑”。这些类器官极其微小（小于豌豆），但与原始皮肤细胞共享相同DNA。由于迷你大脑包含活体脑细胞，科学家得以观察其相互通讯方式；在细胞层面研究大脑还能揭示细微遗传差异，而瓦尔兹-巴斯认为这可能是确定精神疾病发病原因的关键。
“逝者大脑能提供信息，但仅限于一定范围，”作为德克萨斯大学休斯顿精神障碍研究脑库主任的瓦尔兹-巴斯教授表示，“迷你大脑才是我们深入探索的工具。”
培育迷你大脑是个艰巨过程。瓦尔兹-巴斯团队迄今已成功培育三个，但他们计划从精神分裂症患者样本中生成更多类器官，以确定基因突变如何损害脑功能。对瓦尔兹-巴斯而言，探究精神障碍成因具有个人意义：她耗费20余年思考为何母亲和妹妹被诊断出精神分裂症，而她与其他兄弟姐妹却未患病。
“为什么是（我妹妹）而不是我们？我们成长环境相同，基因也相似，”瓦尔兹-巴斯坦言，“这正是我研究的驱动力——试图解开这个谜题。”
搜寻答案
瓦尔兹-巴斯在墨西哥成长期间从未听说过“精神分裂症”一词。她回忆道，童年时母亲曾因精神疾病住院，但家庭从未讨论此事，因社会对此存在严重污名化。
约2000年，当她在圣安东尼奥德克萨斯大学健康科学中心完成生物化学博士学位时，她决定转向精神病学以探寻母亲患病根源。导师们劝她重新考虑，理由是科学家研究大脑的手段有限；但恰逢妹妹也被诊断出精神分裂症，这反而坚定了她的决心。
“他们确实在为我着想，”她谈及导师时说，“幸运的是，我没有听从建议。”
此后十年间，瓦尔兹-巴斯受益于两项科学突破：2003年人类基因组计划完成，彻底改变了遗传学研究方式，助力锁定特定疾病的关联基因；2012年，两位科学家因发现成熟细胞（如皮肤细胞）可被“重编程”为干细胞而获诺贝尔生理学或医学奖，这些干细胞能进一步转化为脑细胞等其他类型细胞。如今，瓦尔兹-巴斯团队正运用此技术培育迷你大脑。
寻找研究脑源
每天清晨，研究协调员肯德尔·法瑞尔都会前往哈里斯县法医办公室，为实验室搜寻研究用脑样本。脑捐赠不同于器官捐赠，需获得家属许可。法瑞尔每日进行一两次电话沟通，严格遵循既定话术。
“过程虽艰难，但至少我不用盲目应对，能有效切入话题，”她表示。自2017年以来，该实验室已获准研究175例脑样本，涉及精神分裂症、双相情感障碍及物质使用障碍等疾病；其中约40例来自无精神健康诊断的捐赠者，作为对照基准。
法瑞尔回到德克萨斯大学休斯顿后，实验室首先分析脑组织的物理特性，同时采集血液及前臂皮肤样本——后者正是培育迷你大脑的基础材料。
培育迷你大脑
在实验室，研究科学家劳拉·斯特兹负责照料皮肤细胞并将其转化为迷你大脑。这一过程耗时数月且需每日维护。
“若参与此流程，你必须随时到场——周末、节假日均不例外，”斯特兹强调。她每日约花一小时为皮肤细胞补充营养液（如同维持生命体征），操作全程在无菌环境中进行以防污染，确保细胞持续生长增殖。
当实验室获得足量皮肤细胞后，斯特兹启动重编程将其转化为干细胞。该过程涉及将四个关键基因插入皮肤细胞DNA，促使细胞“返老还童”为干细胞状态。
“这就像让细胞时光倒流，”斯特兹解释道。实验室首先利用干细胞生成神经元——脑细胞的两大主要类型之一，神经元通过电化学信号与体内其他细胞通讯。
2020年，瓦尔兹-巴斯与斯特兹曾采用哥斯达黎加兄弟姐妹的皮肤细胞培育神经元，并在《神经精神药理学》期刊发表研究。其中多名兄弟姐妹被诊断出精神分裂症，研究发现其神经元通讯方式存在细微差异。
“我们必须像侦探般追踪信号，而有时差异极其微妙，”瓦尔兹-巴斯指出。将干细胞转化为完整迷你大脑更为复杂，需构建足够脑细胞形成类器官结构，全程约六个月；若成功，研究者便能以全新视角探索大脑运作机制。
研究新方向
短期内，瓦尔兹-巴斯计划探究孕期或婴儿期感染、毒素暴露等环境因素如何增加晚年患精神分裂症及其他疾病的风险。长期目标则是评估特定药物对精神障碍的治疗价值，并持续分析脑细胞互动差异。
要积累足量迷你大脑样本研究精神分裂症仍需时日；瓦尔兹-巴斯预估实验室需培育10例患者来源与10例健康对照的迷你大脑，方能进行有效对比。但她坚信科学家终将破解母亲与妹妹患病而其他兄弟姐妹未患病的谜题。
“未来几年，我预期将涌现大量新发现，”她充满信心地表示。
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