摘要：想象一下，当你不小心碰到热水时，皮肤会立刻感知温度并传递"烫"的信号给大脑——这个过程涉及多个器官的精密配合。最近，斯坦福大学科学家用干细胞技术成功在培养皿里重建了这条"疼痛信号高速公路"，为研究止痛方法提供了革命性工具。

想象一下，当你不小心碰到热水时，皮肤会立刻感知温度并传递"烫"的信号给大脑——这个过程涉及多个器官的精密配合。最近，斯坦福大学科学家用干细胞技术成功在培养皿里重建了这条"疼痛信号高速公路"，为研究止痛方法提供了革命性工具。

为什么这项研究重要？

解决动物实验的局限：传统用小鼠研究疼痛，但人类和小鼠的神经结构存在差异，导致很多止痛药在动物实验有效却在人体失败。

首次实现多器官联动：过去实验室只能培养单一器官（如单独脊髓或大脑），这次首次让皮肤感觉神经、脊髓、丘脑和大脑皮层四个"迷你器官"协同工作。

如何实现的？
研究者用人类干细胞培育出四种"迷你器官"：

皮肤传感器（hSeO）：类似皮肤中的神经末梢，能感知辣椒素（辣）和ATP（疼痛信号分子）

脊髓中继站（hdSpO）：负责传递信号

丘脑交换站（hDiO）：大脑的信号中转站

大脑分析中心（hCO）：最终产生痛觉

通过特殊技术让这些"迷你器官"长出神经纤维相互连接，形成完整的信号通路（图1）。当用辣椒素刺激"皮肤"时，研究人员通过钙成像技术（类似观察神经活动的"荧光显微镜"）清晰看到信号从皮肤传到脊髓再到丘脑的全过程（图2）。

图1 从人诱导多能干细胞（hiPS细胞）生成人类上行感觉通路的组成部分

图2 hSeO与人背脊髓器官（hdSpO）之间以及hdSpO与间脑器官（hDiO）之间的投射

重大发现：

验证人类特有反应：发现人类神经对某些止痛药的反应与小老鼠不同，解释了为什么有些动物实验有效的药物对人类无效。

破解"无痛人"之谜：通过基因编辑制造NaV1.7基因缺陷（该基因突变者天生感觉不到疼痛），发现这种突变会破坏整个信号通路的同步性（图3），首次在多器官层面揭示无痛机制。

模拟"超敏痛"：制造基因突变使神经异常活跃时，整个通路会出现"信号风暴"，这可能是某些剧痛症的原因。

图3 携带SCN9A致病性变异的hASAs中出现的异常突发钙活动

未来应用：

更准确测试新型止痛药

研究瘙痒、触觉等感觉障碍

为个性化医疗提供平台（例如用患者自身细胞培养"迷你器官"测试药物）

这项发表于《自然》杂志的研究，相当于在培养皿里重建了人体的"疼痛感知互联网"，不仅避免伦理问题，还能更精准模拟人类生理特征。接下来科学家计划用这个平台测试更多药物，并研究其他感觉（如痒觉）的传递机制。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41586-025-08808-3

参考文献

Kim JI, Imaizumi K, Jurjuț O, Kelley KW, Wang D, Thete MV, Hudacova Z, Amin ND, Levy RJ, Scherrer G, Pașca SP. Human assembloid model of the ascending neural sensory pathway. Nature. 2025 Apr 9. doi: 10.1038/s41586-025-08808-3. Epub ahead of print. PMID: 40205039.

编译作者：六月（brainnews创作团队）

校审：Simon（brainnews编辑部）

来源：牛腩与科学