人脑类器官技术在神经发育研究中的突破2025-12-08 08:38:34
2013年,Lancaster等构建了“全脑类器官“模型,该模型通过3D培养技术、时序性生长因子调控和基质胶包埋技术,将hESC和hiPSC成功培育出可模拟9~10周人类胚胎大脑结构的类器官。该研究团队还利用小头畸形症患者特异性的iPSC成功构建了首个人脑类器官疾病模型,并证实该模型可以展示特定疾病的早期发育缺陷和病理特征,是研究神经系统疾病的理想平台。全脑类器官虽然包含多种神经细胞谱系,但在模拟特定脑区的时空发育模式和区域特异性病理表型方面存在明显不足。因此,研究者采用小分子化合物时序性精确调控Smad、Wnt、Shh等关键信号通路,从而获得特定脑区类器官。目前,研究者已成功构建出涵盖大脑皮层、纹状体、海马体、脉络丛、丘脑、下丘脑、中脑及小脑等多种特异性的脑类器官。
类组装体是指通过将不同脑区特异性类器官在3D空间中共培养,使其自组织形成功能性神经连接的体外模型系统,该模型可模拟不同脑区间的神经环路发育动态及功能异常,为研究神经环路相关疾病提供理想的平台。目前,研究者已成功构建出皮层-纹状体、皮层-中脑等多种类组装体。2020年,Andersen等创新性地将大脑皮层类器官、后脑脊髓类器官与人骨骼肌类器官三者相融合,体外再现了从皮层神经元电刺激、到脊髓运动神经元激活、再到骨骼肌收缩的跨多突触信号传导通路。
2018年,Conforti等首次通过使用HD-iPSC来源的人脑类器官模型模拟了端脑发育过程,发现mHTT会导致早期的神经外胚层分化障碍、腹侧端脑细胞命运决定缺陷、纹状体神经元终末分化及成熟障碍、皮层神经元分化缺陷与细胞构筑异常等一系列发育异常;而下调mHTT表达或药物抑制其效应分子ADAM10的活性,可有效逆转神经发育缺陷。
出自《人诱导多能干细胞与脑类器官技术在亨廷顿病研究中的应用》作者陈星伊,刘妍,尤卫艳。
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