研究精神疾病的科学家长期面临一个根本性障碍：当他们检查死者大脑时，无法获知脑细胞的功能状态与互动机制；同时，也不能通过活体脑组织活检获取信息。因此，休斯顿德克萨斯大学健康科学中心精神病学研究脑库主任康苏埃洛·瓦尔斯-巴斯另辟蹊径——她决定自行培育活体大脑模型。
瓦尔斯-巴斯及其团队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"。这些类器官体积微小（小于豌豆），但与供体皮肤细胞共享相同DNA。由于含有活体脑细胞，科学家得以观察细胞间的通信过程。通过细胞层面的大脑研究，科研人员能识别细微的遗传差异，这可能成为揭示精神疾病发病机制的关键。
"死者大脑提供的信息存在局限性，"瓦尔斯-巴斯教授指出，"迷你大脑使我们能够深入探索。"培育迷你大脑是复杂而耗时的过程。团队目前已成功培育三个类器官，计划从精神分裂症患者身上获取更多样本，以确定基因突变如何损害脑功能。
这一研究对瓦尔斯-巴斯具有特殊意义。她花费20余年思考为何母亲和姐姐被诊断为精神分裂症，而她和其他兄弟姐妹却未患病。"为何是她而非我们？我们成长于相同环境，共享相同基因，"她解释研究动机，"这就是我专注此领域的原因。"
瓦尔斯-巴斯在墨西哥成长期间从未听闻"精神分裂症"一词。由于社会对精神疾病的污名化，尽管母亲在她童年时期多次住院，家人始终讳莫如深。2000年左右，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，决定转向精神病学研究以探寻母亲患病根源。尽管导师警告脑科学研究受限，但同期姐姐的诊断结果坚定了她的决心。
2003年人类基因组计划完成和2012年诺贝尔生理学或医学奖表彰的细胞重编程技术（可将成熟细胞如皮肤细胞转化为干细胞），为研究带来转机。如今，瓦尔斯-巴斯团队正运用该技术培育迷你大脑。
研究协调员肯德尔·法雷尔每日前往哈里斯县法医办公室，征得家属同意获取研究用脑组织。自2017年以来，实验室已获准研究175例精神分裂症、双相情感障碍及物质使用障碍患者的大脑样本，另有约40例健康对照样本。法雷尔将脑组织、血液及前臂皮肤样本带回实验室，其中皮肤细胞是培育迷你大脑的基础材料。
实验室科学家劳拉·斯特茨负责照料皮肤细胞并将其转化为迷你大脑，此过程需持续数月且需每日维护。"一旦启动该流程，周末、节假日都必须到场，"斯特茨表示。她每日花费约一小时为皮肤细胞补充营养，如同维持生命支持系统，并在无菌环境中操作以防污染。
当皮肤细胞数量充足后，斯特茨通过植入四个关键基因进行重编程，使其逆转为干细胞。"这几乎如同让细胞回到过去，"她解释道。实验室先将干细胞转化为神经元——脑细胞的主要类型之一，负责传递电化学信号。2020年发表在《神经精神药理学》期刊的研究中，团队利用哥斯达黎加兄弟姐妹的皮肤细胞培育神经元，发现精神分裂症患者神经元的通信方式存在细微差异。
"我们必须像侦探一样追踪信号，有时这些差异极其细微，"瓦尔斯-巴斯说。将干细胞转化为完整迷你大脑更为复杂，需构建足够数量的脑细胞形成类器官，整个过程约六个月。若成功，研究者将获得全新的大脑研究视角。
短期目标上，瓦尔斯-巴斯计划探究妊娠期或婴儿期感染、毒素暴露等环境因素如何增加晚年精神分裂症风险。长期而言，团队希望验证特定药物对精神疾病的治疗效果，并持续研究脑细胞互动的差异。要深入研究精神分裂症等疾病，实验室需培育10个患者来源和10个健康对照的迷你大脑进行有效对比。
"未来几年，我预期将获得大量新发现，"她充满信心地表示，"这将帮助我们解答为何母亲和姐姐患病而其他家庭成员未患病的谜题。"
【全文结束】
