美国约翰斯·霍普金斯大学生物医学工程团队与合作伙伴利用实验室中培育的“迷你大脑”（脑类器官），首次揭示了精神分裂症和双相情感障碍患者神经元异常放电的独特方式。这一发现有望为精神疾病的客观诊断与个体化治疗提供新思路。
精神分裂症与双相情感障碍影响着全球数以百万计的人群，但由于缺乏明确的分子学诊断标志，目前临床主要依赖医生经验进行判断，药物治疗也多以“试错”方式进行。研究负责人、约翰斯·霍普金斯大学生物医学工程师 Annie Kathuria 表示：“与帕金森病可以通过多巴胺水平辅助诊断不同，这些精神疾病没有明确的分子靶点。我们希望未来通过类脑器官，不仅能确认患者病情，还能测试药物浓度，寻找可能的个体化治疗方案。”
研究团队通过将精神分裂症、双相障碍患者以及健康志愿者的血液或皮肤细胞重编程为干细胞，再进一步诱导形成含有多种前额叶皮质神经细胞类型的类脑器官。这些类器官直径约3毫米，具备一定的神经网络结构和髓鞘包裹功能，能够模拟人脑信号传导特征。
利用嵌有多电极阵列的微芯片，团队实时记录类脑器官神经元的电活动，并结合新型机器学习算法进行分类。结果显示，类脑器官的神经放电模式可以作为疾病“生物标志物”，在区分健康与疾病来源样本时准确率达 83%，在通过轻微电刺激增强信号后，准确率进一步提升至 92%。
研究发现，精神分裂症和双相障碍类脑器官的放电表现出复杂而独特的电生理特征——在多个时间间隔和不同参数下同时出现尖峰与异常波动，从而形成区别于健康样本的“疾病指纹”。
尽管目前研究仅涉及12名患者，但 Kathuria 强调，这一成果为精神疾病诊断和药物研发建立了关键的实验平台。团队已与神经外科医生和精神科医生合作，计划采集更多患者血液样本，进一步验证不同药物剂量对类脑器官的作用。
她指出：“目前精神科常用药物克洛氮平对约40%的精神分裂症患者无效。传统的试错用药可能需要半年才能找到合适的方案，而如果能通过类脑器官预测有效药物，我们就能大大缩短这一过程。”
参考文献：APL Bioengineering (2025). DOI: 10.1063/5.0250559
编辑：王洪
排版：李丽
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