站在倫理十字路口的神經類器官:來自《科學》的一項國際權威評論與政策建議-技術前沿-資訊-生物在線

站在倫理十字路口的神經類器官:來自《科學》的一項國際權威評論與政策建議

作者:蘇州近岸蛋白質科技股份有限公司 2025-12-26T00:00 (訪問量:20429)

前言

神經類器官源自人多能干細胞(hPSCs),是在三維培養條件下自組織形成的微型組織結構,內部包含神經元、星形膠質細胞、少突膠質細胞等多種細胞類型,并能在體外自發地產生電活動。與傳統小鼠模型相比,神經類器官在細胞組成、基因調控和發育軌跡上更接近人腦,因此在疾病建模、藥效評估等多維度被寄予厚望。

 

從最初的數萬神經元球體,到如今可模擬感覺、運動甚至認知回路的“腦—脊髓—神經節”四維組裝體(assembloid):神經類器官正在快速改寫神經科學的疆界。然而,技術突飛猛進的同時,也帶來了新的根本性問題:當實驗室里的腦組織“越來越像人”,該由誰來決定它可以被改造到什么程度?

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圖示為一種神經組裝體,它由四種人類干細胞衍生的類器官連接而成,分別類似于大腦皮層、丘腦、脊髓和背根神經節,用于重建人體傳遞感覺信息的上行通路

 

2025年11月6日,來自Stanford、Harvard、UCSF 等的23位科學家在頂刊Science發表聯合評論(Policy Forum):“The need for a global effort to attend to human neural organoid and assembloid research”,呼吁建立一項全球持續性倫理與政策監測機制,以追蹤神經類器官及其組裝體研究的飛速發展1。文章指出,當前領域內的研究量與復雜度均呈指數級增長:從單一腦區的迷你大腦,到多腦區耦合的類器官網絡,再到移植入鼠腦和靈長類大腦的跨物種實驗,科學的前沿已越過舊有倫理與監管體系的邊界。眾多研究者們一致認為,今天的神經類器官研究,正站在科學與哲學的交匯點:一端通往理解意識與智能的深淵,另一端指向醫學、計算與倫理的未來。如何監管,如何規范,將是神經類器官發展下一個階段的重大母題。

 

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01 飛速發展的神經類器官

自2013年奧地利科學家 Madeline Lancaster 首次利用人類干細胞構建腦類器官以來,該領域已歷經多個階段的躍遷:從最初的皮層類器官(cerebral organoid),到可包含丘腦、海馬、下丘腦、小腦等多腦區的復雜模型,研究者已經能夠在體外重建發育早期的腦區分化和信號梯度。2025年7月,約翰·霍普金斯大學研究團隊更是首次將皮質、中/后腦與復雜內皮組分整合,構建出"全腦類器官"(MRBO),其具有血腦屏障早期形成的標志,在實現不同腦區共存的基礎上,更形成了功能性的整合網絡,與人類胎兒大腦的相似性高達80%,成為研究復雜神經發育事件的理想模型2

 

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圖:MRBO中血腦屏障的早期發育2

 

事實上,回顧整個2025年,神經類器官領域可謂群星閃耀,重要成果頻出。印第安納大學團隊在 Cell Stem Cell 報道了一種受血管網絡啟發的擴散支架,使中腦類器官在培養180天后仍能維持穩定供氧和活躍放電,解決了長期困擾領域的“壞死核心”問題3。蘇黎世聯邦理工學院則在 Nature 上發布了人腦類器官的多光片長期活體成像系統,首次動態捕捉了神經上皮形態變化的全過程,提供了強有力的實時無損追蹤工具4。斯坦福大學 Pa?ca 實驗室的研究首次建立了由皮層、丘腦、脊髓和背根神經節四種人源類器官組成的“神經感覺通路組裝體”,模擬外界刺激到中樞反射的完整過程5。這些成果果共同標志著神經類器官已從“結構學”階段跨入“功能性網絡”階段,模擬對象從靜態腦區擴展到了動態神經環路,已經進入可交互、可學習的階段。而未來,更是有望正式介入“智能化類腦系統”,或者說類器官智能(OI)的探索階段。

 

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圖:熒光標記腦類器官的長期活體成像4

 

OI的概念由約翰·霍普金斯大學團隊于2023年創造式提出。他們認為人腦類器官在少量不確定性數據處理、儲存、高精度計算能耗、生產工藝、時間和成本效益等多方面均具有無可比擬的優勢。文章指出,3D培養的神經類器官具有與真實大腦相似的細胞密度,表現出與人類早產兒腦電圖(EEG)相當的腦電波模式,有望作為下一代生物計算機的體外硬件模型。

 

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圖:OI概念結構6

 

在技術飛速發展的基礎上,從自閉癥、精神分裂癥、帕金森病,到寨卡病毒感染引起的小頭畸形:已經有相當數量的研究開始倚重神經類器官進行建模探索。而神經類器官不僅具備重塑疾病研究范式的潛力,更有望走出生物實驗室,跨入智能計算、腦機接口乃至類器官智能的新紀元。整個賽道炙手可熱,潛能巨大,足以改變我們理解“思考”的方式。

 

但與此同時,恰恰因為它所模擬的是人類最復雜、最敏感、也是最根本的器官——大腦,一切突破都不再只是技術問題。我們正在觸碰認知、意識與身份的邊界,而現行的監管體系對此仍幾乎空白。如今,人類第一次擁有可在實驗室中培養、可在芯片上學習的“類腦系統”,這無疑令人振奮,卻同樣需要謹慎。唯有在透明、公正、前瞻的倫理框架下,這項技術才能真正為人類所用,而非走向爭議與失控。

 

02 Science:神經類器官的四大倫理議題

倫理議題一:意識與痛覺的邊界

Science論文拋出的核心問題,是“感知”“意識”的可能性。


研究者指出,雖然目前的神經類器官遠未達到可體驗痛覺或產生意識的程度,但隨著體積增大、連接加深、發育時間延長,其電活動模式已逐漸逼近低等動物的復雜度。尤其當實驗對象逐漸從活體嚙齒動物轉向非人靈長類動物,這些擔憂也日益加?。焊蟮拇竽X、更大的類人腦物質團塊以及更高的整合程度,都增加了出現意想不到結果的可能性。若未來通過血管化或長期培養形成更高層級的回路結構,“是否可能出現某種原始形式的意識”,將成為必須提前面對的議題。

 

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人類干細胞衍生的組裝體模擬了大腦皮層和紋狀體之間的連接形成,這兩個腦區是參與運動和適應性行為的關鍵腦區1

 

2025年8月16日,約翰·霍普金斯大學團隊發表論文,首次系統性證明,人類iPSC來源的神經類器官具備構建學習與記憶的必要要素,包括突觸可塑性、即時早期基因(IEGs)的激活、網絡連通性以及所謂的“臨界狀態”。據稱該結果為OI的構想及未來的活體計算單元T提供了堅實基礎,但另一個問題也隨之而來:當實驗室的神經類器官達到類似規模,人類社會該如何界定其“感知權利”?目前的監管框架對此一片空白。

 

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圖:神經類器官具備學習與記憶的底層基礎7

 

倫理議題二:動物移植實驗的灰色地帶

第二類爭議來自于跨物種移植實驗。

 

現有神經類器官移植絕大多數仍集中在小鼠模型;移植至非人靈長類的實驗數量極少,但由此帶來的倫理敏感度遠高于其他物種。但Science評論依舊警告稱,這類實驗可能帶來“人性化動物”的風險:如果移植細胞數量過多或在關鍵腦區建立長期連接,宿主動物可能出現行為或認知改變,甚至被公眾視為“半人化個體”。這不僅挑戰動物福利倫理,也對傳統動物實驗監管提出新難題——

 

當宿主動物的神經活動中部分來自人類細胞時,是否仍適用現行的動物實驗審查標準?

 

倫理議題三:細胞捐獻者的知情同意

所有神經類器官均源于人類干細胞。Science作者團隊指出,當前的捐獻同意程序仍停留在通用模板:受試者簽署允許“用于研究目的”。然而,當這些細胞被用于生成人腦樣結構,甚至被移植入動物體內時,部分捐獻者可能會產生強烈的情感與身份沖突。盡管“類器官可能保留捐贈者記憶”屬于不科學的公眾誤解,但仍需要在知情同意環節被清晰解釋。研究建議,應當重新審視“特定用途知情同意”的必要性——在神經類器官這一特殊語境下,捐獻者有權選擇拒絕其細胞被用于高敏感度或跨物種實驗。

 

倫理議題四:臨床與產業化的過早進入

除了基礎研究,神經類器官正被嘗試用于藥物篩選、疾病建模與神經治療。然而,Science評論警示,目前民間已出現所謂“腦類器官治療”商業項目,直接向患者宣稱“可再生神經系統”“恢復記憶力”等療效。這一趨勢與十年前的“干細胞美容”“免疫修復療法”如出一轍,若缺乏嚴格監管,極易滑向偽科學與商業欺詐。正如論文所言:“未經驗證的類器官療法可能成為繼‘干細胞治療’之后的又一場公共信任危機。”

 

03 高速發展下的未來監管?專家建議

當前,神經類器官研究的“地理分布”已經高度全球化美國與歐盟實驗室聚焦機制研究與倫理討論,FDA及NIH已多次出臺政策、并設立類器官中心以每天100,000個樣本的速度進行規?;a和AI參與的深度分析。10月,美國FDA首次將類器官數據作為重要支持證據之一,批準某抗癌新藥聯合療法進入臨床試驗階段,這是類器官在監管體系中角色的突破性進展;與此同時,亞洲(尤其是中國與韓國)在器官組裝與移植領域快速追趕,10月中國國務院新出臺的《生物醫學新技術臨床研究和臨床轉化應用管理條例》更是在政策角度上為神經類器官等新技術的發展注入了提速新動力。

 

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NIH宣布成立全美第一個類器官中心的公告首圖即為神經類器官成像

 

而就在本文發布后不久,2025年11月11日,英國政府對外公開發布了一項旨在加速淘汰動物試驗的戰略路線圖(Roadmap for Phasing Out Animal Testing),明確將在2030年前以更快步伐推動非動物替代方法的研發與應用。該計劃共計將投入7500萬英鎊專項資金支持,計劃中明確提到器官芯片、人工智能及3D生物打印等新技術。

 

本次路線圖出臺,標志著英國正式將類器官、器官芯片與AI建模納入國家監管戰略框架,成為推動動物實驗替代的關鍵支柱。

 

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在各國紛紛將動物替代、人源模型的期待目光投向類器官的當下,目前多數國家的科研基金機構卻尚未要求類器官研究進行專門倫理評估,這意味著監管缺口正迅速擴大。在未來五年內,類腦系統可能出現在AI、生物計算甚至軍事仿真等跨界領域,一旦缺乏國際共識,后果將遠超實驗室范圍。斯坦福神經科學家 Sergiu Pa?ca 強調:“這是一個科學無法單獨自律的領域。倫理滯后已不再是哲學問題,而是現實風險。”

 

2021年,國際干細胞研究學會(ISSCR)與美國國家科學院(NASEM)已發布相關倫理指南,但兩者的適用范圍仍偏重傳統干細胞與胚胎研究。Science文章指出,ISSCR對“純體外培養類器官”僅要求備案而非審查,未覆蓋多腦區組裝體與大型神經系統結構;而NASEM雖然提出“需持續社會討論”,卻未能形成常設機制。換言之,在這項發展速度遠超監管演化的技術面前,全球仍處于制度性滯后狀態。

 

在此基礎上,本文作者們呼吁,成立一個長期國際監督機構,由科學家、法律專家、哲學家、社會學家及公眾代表共同組成,定期(如每半年)發布技術與倫理更新報告,舉辦跨國研討會,并建立公眾溝通機制以減少恐慌與誤解。


這一機構可借鑒人類基因編輯監管體系——2018年WHO曾成立專家委員會制定全球治理框架,成功促成“國際基因編輯共識”,暫停了高風險胚胎實驗。同理,神經類器官領域也需形成跨國、跨學科、跨文化的持續監督體系,而非一次性的政策審查。

 

04 結語:讓科學在陽光下成長

斯坦福大學神經科學家、干細胞生物學家、也是本次 Science 評論的合著者 Sergiu Pa?ca 指出,隨著政府不斷推廣人類干細胞模型,加入神經類器官領域的新實驗室正在迅速增長。十年前,這還是只有幾十個團隊的小眾方向,而如今,全球已有數百個實驗室在同時推動這項技術前進。研究力量的擴張意味著創新速度將繼續被放大。

 

但正因如此,問題也更加緊迫。Pa?ca 強調:“技術的推進遠比我們預期更快,而我們對這種速度的理解與治理都還不夠成熟。建立持續的、國際化的倫理與監管框架,已經從‘必要’變成‘緊迫’”。”

 

類器官技術的初衷,是讓人類更好地理解自身大腦、治療精神疾病與神經退行性病變。正如Science作者在結尾所言:“這一領域的持續監督與公眾對話,既是科學的保護,也是科學的責任。”

 

隨著研究不斷加速、規模持續擴大、跨物種和類腦功能實驗日益增多,神經類器官正從基礎研究邁向潛在應用的前沿。技術進步越快,治理體系越不能滯后。在下一階段,全球需要的不只是法規,更是一種持續性透明機制——讓研究者、倫理學者與社會公眾共同參與定義:


當實驗室一步步造出越來越像“人”的腦組織時,我們究竟在塑造什么樣的未來?

 

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參考資料

1. Pa?ca SP, Arlotta P, Campbell P, et al. The need for a global effort to attend to human neural organoid and assembloid research. Science. 2025;390(6773):574-577. doi:10.1126/science.aeb1510

2. Kshirsagar A, Mnatsakanyan H, Kulkarni S, et al. Multi-Region Brain Organoids Integrating Cerebral, Mid-Hindbrain, and Endothelial Systems. Adv Sci (Weinh). 2025;12(33):e03768. doi:10.1002/advs.202503768

3. Cai H, Tian C, Chen L, et al. Vascular network-inspired diffusible scaffolds for engineering functional midbrain organoids. Cell Stem Cell. 2025;32(5):824-837.e5. doi:10.1016/j.stem.2025.02.010

4. Jain A, Gut G, Sanchis-Calleja F, et al. Morphodynamics of human early brain organoid development. Nature. 2025;644(8078):1010-1019. doi:10.1038/s41586-025-09151-3

5. Onesto MM, Amin ND, Pan C, et al. Midline assembloids reveal regulators of human axon guidance. Science. 2025;389(6757):282-289. doi:10.1126/science.adq7934

6. Frontiers | Organoid intelligence (OI): the new frontier in biocomputing and intelligence-in-a-dish.” Accessed: Jan. 26, 2025. [Online]. Available:

7. Alam El Din, DM., Moenkemoeller, L., Loeffler, A. et al. Human neural organoid microphysiological systems show the building blocks necessary for basic learning and memory. Commun Biol 8, 1237 (2025).

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