站在伦理十字路口的神经类器官:来自《科学》的一项国际权威评论与政策建议-技术前沿-资讯-生物在线

站在伦理十字路口的神经类器官:来自《科学》的一项国际权威评论与政策建议

作者:苏州近岸蛋白质科技股份有限公司 2025-12-26T00:00 (访问量:867)

前言

神经类器官源自人多能干细胞(hPSCs),是在三维培养条件下自组织形成的微型组织结构,内部包含神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞等多种细胞类型,并能在体外自发地产生电活动。与传统小鼠模型相比,神经类器官在细胞组成、基因调控和发育轨迹上更接近人脑,因此在疾病建模、药效评估等多维度被寄予厚望。

 

从最初的数万神经元球体,到如今可模拟感觉、运动甚至认知回路的“脑—脊髓—神经节”四维组装体(assembloid):神经类器官正在快速改写神经科学的疆界。然而,技术突飞猛进的同时,也带来了新的根本性问题:当实验室里的脑组织“越来越像人”,该由谁来决定它可以被改造到什么程度?

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图示为一种神经组装体,它由四种人类干细胞衍生的类器官连接而成,分别类似于大脑皮层、丘脑、脊髓和背根神经节,用于重建人体传递感觉信息的上行通路

 

2025年11月6日,来自Stanford、Harvard、UCSF 等的23位科学家在顶刊Science发表联合评论(Policy Forum):“The need for a global effort to attend to human neural organoid and assembloid research”,呼吁建立一项全球持续性伦理与政策监测机制,以追踪神经类器官及其组装体研究的飞速发展1。文章指出,当前领域内的研究量与复杂度均呈指数级增长:从单一脑区的迷你大脑,到多脑区耦合的类器官网络,再到移植入鼠脑和灵长类大脑的跨物种实验,科学的前沿已越过旧有伦理与监管体系的边界。众多研究者们一致认为,今天的神经类器官研究,正站在科学与哲学的交汇点:一端通往理解意识与智能的深渊,另一端指向医学、计算与伦理的未来。如何监管,如何规范,将是神经类器官发展下一个阶段的重大母题。

 

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01 飞速发展的神经类器官

自2013年奥地利科学家 Madeline Lancaster 首次利用人类干细胞构建脑类器官以来,该领域已历经多个阶段的跃迁:从最初的皮层类器官(cerebral organoid),到可包含丘脑、海马、下丘脑、小脑等多脑区的复杂模型,研究者已经能够在体外重建发育早期的脑区分化和信号梯度。2025年7月,约翰·霍普金斯大学研究团队更是首次将皮质、中/后脑与复杂内皮组分整合,构建出"全脑类器官"(MRBO),其具有血脑屏障早期形成的标志,在实现不同脑区共存的基础上,更形成了功能性的整合网络,与人类胎儿大脑的相似性高达80%,成为研究复杂神经发育事件的理想模型2

 

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图:MRBO中血脑屏障的早期发育2

 

事实上,回顾整个2025年,神经类器官领域可谓群星闪耀,重要成果频出。印第安纳大学团队在 Cell Stem Cell 报道了一种受血管网络启发的扩散支架,使中脑类器官在培养180天后仍能维持稳定供氧和活跃放电,解决了长期困扰领域的“坏死核心”问题3。苏黎世联邦理工学院则在 Nature 上发布了人脑类器官的多光片长期活体成像系统,首次动态捕捉了神经上皮形态变化的全过程,提供了强有力的实时无损追踪工具4。斯坦福大学 Pașca 实验室的研究首次建立了由皮层、丘脑、脊髓和背根神经节四种人源类器官组成的“神经感觉通路组装体”,模拟外界刺激到中枢反射的完整过程5。这些成果果共同标志着神经类器官已从“结构学”阶段跨入“功能性网络”阶段,模拟对象从静态脑区扩展到了动态神经环路,已经进入可交互、可学习的阶段。而未来,更是有望正式介入“智能化类脑系统”,或者说类器官智能(OI)的探索阶段。

 

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图:荧光标记脑类器官的长期活体成像4

 

OI的概念由约翰·霍普金斯大学团队于2023年创造式提出。他们认为人脑类器官在少量不确定性数据处理、储存、高精度计算能耗、生产工艺、时间和成本效益等多方面均具有无可比拟的优势。文章指出,3D培养的神经类器官具有与真实大脑相似的细胞密度,表现出与人类早产儿脑电图(EEG)相当的脑电波模式,有望作为下一代生物计算机的体外硬件模型。

 

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图:OI概念结构6

 

在技术飞速发展的基础上,从自闭症、精神分裂症、帕金森病,到寨卡病毒感染引起的小头畸形:已经有相当数量的研究开始倚重神经类器官进行建模探索。而神经类器官不仅具备重塑疾病研究范式的潜力,更有望走出生物实验室,跨入智能计算、脑机接口乃至类器官智能的新纪元。整个赛道炙手可热,潜能巨大,足以改变我们理解“思考”的方式。

 

但与此同时,恰恰因为它所模拟的是人类最复杂、最敏感、也是最根本的器官——大脑,一切突破都不再只是技术问题。我们正在触碰认知、意识与身份的边界,而现行的监管体系对此仍几乎空白。如今,人类第一次拥有可在实验室中培养、可在芯片上学习的“类脑系统”,这无疑令人振奋,却同样需要谨慎。唯有在透明、公正、前瞻的伦理框架下,这项技术才能真正为人类所用,而非走向争议与失控。

 

02 Science:神经类器官的四大伦理议题

伦理议题一:意识与痛觉的边界

Science论文抛出的核心问题,是“感知”“意识”的可能性。


研究者指出,虽然目前的神经类器官远未达到可体验痛觉或产生意识的程度,但随着体积增大、连接加深、发育时间延长,其电活动模式已逐渐逼近低等动物的复杂度。尤其当实验对象逐渐从活体啮齿动物转向非人灵长类动物,这些担忧也日益加剧:更大的大脑、更大的类人脑物质团块以及更高的整合程度,都增加了出现意想不到结果的可能性。若未来通过血管化或长期培养形成更高层级的回路结构,“是否可能出现某种原始形式的意识”,将成为必须提前面对的议题。

 

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人类干细胞衍生的组装体模拟了大脑皮层和纹状体之间的连接形成,这两个脑区是参与运动和适应性行为的关键脑区1

 

2025年8月16日,约翰·霍普金斯大学团队发表论文,首次系统性证明,人类iPSC来源的神经类器官具备构建学习与记忆的必要要素,包括突触可塑性、即时早期基因(IEGs)的激活、网络连通性以及所谓的“临界状态”。据称该结果为OI的构想及未来的活体计算单元T提供了坚实基础,但另一个问题也随之而来:当实验室的神经类器官达到类似规模,人类社会该如何界定其“感知权利”?目前的监管框架对此一片空白。

 

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图:神经类器官具备学习与记忆的底层基础7

 

伦理议题二:动物移植实验的灰色地带

第二类争议来自于跨物种移植实验。

 

现有神经类器官移植绝大多数仍集中在小鼠模型;移植至非人灵长类的实验数量极少,但由此带来的伦理敏感度远高于其他物种。但Science评论依旧警告称,这类实验可能带来“人性化动物”的风险:如果移植细胞数量过多或在关键脑区建立长期连接,宿主动物可能出现行为或认知改变,甚至被公众视为“半人化个体”。这不仅挑战动物福利伦理,也对传统动物实验监管提出新难题——

 

当宿主动物的神经活动中部分来自人类细胞时,是否仍适用现行的动物实验审查标准?

 

伦理议题三:细胞捐献者的知情同意

所有神经类器官均源于人类干细胞。Science作者团队指出,当前的捐献同意程序仍停留在通用模板:受试者签署允许“用于研究目的”。然而,当这些细胞被用于生成人脑样结构,甚至被移植入动物体内时,部分捐献者可能会产生强烈的情感与身份冲突。尽管“类器官可能保留捐赠者记忆”属于不科学的公众误解,但仍需要在知情同意环节被清晰解释。研究建议,应当重新审视“特定用途知情同意”的必要性——在神经类器官这一特殊语境下,捐献者有权选择拒绝其细胞被用于高敏感度或跨物种实验。

 

伦理议题四:临床与产业化的过早进入

除了基础研究,神经类器官正被尝试用于药物筛选、疾病建模与神经治疗。然而,Science评论警示,目前民间已出现所谓“脑类器官治疗”商业项目,直接向患者宣称“可再生神经系统”“恢复记忆力”等疗效。这一趋势与十年前的“干细胞美容”“免疫修复疗法”如出一辙,若缺乏严格监管,极易滑向伪科学与商业欺诈。正如论文所言:“未经验证的类器官疗法可能成为继‘干细胞治疗’之后的又一场公共信任危机。”

 

03 高速发展下的未来监管?专家建议

当前,神经类器官研究的“地理分布”已经高度全球化美国与欧盟实验室聚焦机制研究与伦理讨论,FDA及NIH已多次出台政策、并设立类器官中心以每天100,000个样本的速度进行规模化生产和AI参与的深度分析。10月,美国FDA首次将类器官数据作为重要支持证据之一,批准某抗癌新药联合疗法进入临床试验阶段,这是类器官在监管体系中角色的突破性进展;与此同时,亚洲(尤其是中国与韩国)在器官组装与移植领域快速追赶,10月中国国务院新出台的《生物医学新技术临床研究和临床转化应用管理条例》更是在政策角度上为神经类器官等新技术的发展注入了提速新动力。

 

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NIH宣布成立全美第一个类器官中心的公告首图即为神经类器官成像

 

而就在本文发布后不久,2025年11月11日,英国政府对外公开发布了一项旨在加速淘汰动物试验的战略路线图(Roadmap for Phasing Out Animal Testing),明确将在2030年前以更快步伐推动非动物替代方法的研发与应用。该计划共计将投入7500万英镑专项资金支持,计划中明确提到器官芯片、人工智能及3D生物打印等新技术。

 

本次路线图出台,标志着英国正式将类器官、器官芯片与AI建模纳入国家监管战略框架,成为推动动物实验替代的关键支柱。

 

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在各国纷纷将动物替代、人源模型的期待目光投向类器官的当下,目前多数国家的科研基金机构却尚未要求类器官研究进行专门伦理评估,这意味着监管缺口正迅速扩大。在未来五年内,类脑系统可能出现在AI、生物计算甚至军事仿真等跨界领域,一旦缺乏国际共识,后果将远超实验室范围。斯坦福神经科学家 Sergiu Pașca 强调:“这是一个科学无法单独自律的领域。伦理滞后已不再是哲学问题,而是现实风险。”

 

2021年,国际干细胞研究学会(ISSCR)与美国国家科学院(NASEM)已发布相关伦理指南,但两者的适用范围仍偏重传统干细胞与胚胎研究。Science文章指出,ISSCR对“纯体外培养类器官”仅要求备案而非审查,未覆盖多脑区组装体与大型神经系统结构;而NASEM虽然提出“需持续社会讨论”,却未能形成常设机制。换言之,在这项发展速度远超监管演化的技术面前,全球仍处于制度性滞后状态

 

在此基础上,本文作者们呼吁,成立一个长期国际监督机构,由科学家、法律专家、哲学家、社会学家及公众代表共同组成,定期(如每半年)发布技术与伦理更新报告,举办跨国研讨会,并建立公众沟通机制以减少恐慌与误解。


这一机构可借鉴人类基因编辑监管体系——2018年WHO曾成立专家委员会制定全球治理框架,成功促成“国际基因编辑共识”,暂停了高风险胚胎实验。同理,神经类器官领域也需形成跨国、跨学科、跨文化的持续监督体系,而非一次性的政策审查。

 

04 结语:让科学在阳光下成长

斯坦福大学神经科学家、干细胞生物学家、也是本次 Science 评论的合著者 Sergiu Pașca 指出,随着政府不断推广人类干细胞模型,加入神经类器官领域的新实验室正在迅速增长。十年前,这还是只有几十个团队的小众方向,而如今,全球已有数百个实验室在同时推动这项技术前进。研究力量的扩张意味着创新速度将继续被放大。

 

但正因如此,问题也更加紧迫。Pașca 强调:“技术的推进远比我们预期更快,而我们对这种速度的理解与治理都还不够成熟。建立持续的、国际化的伦理与监管框架,已经从‘必要’变成‘紧迫’”。”

 

类器官技术的初衷,是让人类更好地理解自身大脑、治疗精神疾病与神经退行性病变。正如Science作者在结尾所言:“这一领域的持续监督与公众对话,既是科学的保护,也是科学的责任。”

 

随着研究不断加速、规模持续扩大、跨物种和类脑功能实验日益增多,神经类器官正从基础研究迈向潜在应用的前沿。技术进步越快,治理体系越不能滞后。在下一阶段,全球需要的不只是法规,更是一种持续性透明机制——让研究者、伦理学者与社会公众共同参与定义:


当实验室一步步造出越来越像“人”的脑组织时,我们究竟在塑造什么样的未来?

 

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参考资料

1. Pașca 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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