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脑类器官的区域特异性培养方法2026-06-01 08:45:41

最近开发的由人类多能干细胞诱导分化的三维脑类器官为脑卒中研究提供了新的视野。脑类器官是由造血干细胞衍生的三维多细胞聚集体,可以复制大脑的结构特征,再现神经系统发育、神经元网络的复杂结构和神经电生理学,反映不同细胞类型与各种微环境因素之间的相互作用,使其有望成为神经毒物筛选的模型。体外培养的脑类器官包括神经祖细胞、神经元和神经胶质细胞等,具有细胞资源获得途径广泛、细胞数量大、三维组织结构以及可检测的神经连接和大脑功能等优势。和人脑相比,脑类器官具有相似的细胞组成、皮质结构和表观遗传基因组学。由人胚胎干细胞H9分化的大脑类器官概括了人类胎儿大脑发育早期到中期的转录组特征和表观基因组,胎儿和发育的皮质显示出与脑类器官相似的完全甲基化状态,非CG甲基化富集在胎儿皮质和大脑类器官的超增强位点,在脑类器官中观察到的DNA甲基化谷超甲基化与在吻侧脑和原代脑细胞中观察到的发育程序一致。

多孔类器官是一种改良的脑类器官方法,它在分化的早期阶段增加了双重Sma和Mad相关蛋白抑制,在脑类器官和多孔类器官中,具有突触传递和神经发生功能的基因出现了上调,同时,在脑类器官中保留了具有神经元功能的共表达基因模块,表观基因组分析为改进脑类器官方法提供了方向。脑类器发展的时间历程见。此综述对现阶段脑类器官的区域特异性研究进行综述总结,以期为脑类器官在缺血性脑卒中建模和药物开发中的应用提供新的技术手段和研究策略。脑类器官的区域特异性研究现状脑类器官形成过程包括人胚胎干细胞诱导神经上皮细胞,模式化区域规范及神经元成熟,通过优化诱导剂的类型和组合、治疗时间和浓度,可以产生模拟不同大脑区域的类神经器官。非引导方法是利用干细胞固有的自组织能力,使用不含模式因子的最小分化培养基制备脑类器官,用于制备具有多脑区域多样性特征的全脑类器官,包括整个脑组织的发育,以及各个大脑区域的结构和生理特征。
 
而引导方法生成的区域特异性脑类器官具有更好的均匀性和可重复性。引导脑类器官生成的方法是由Eiraku小组首创的,开发了基于EB样聚集体无血清培养的3D分化方案。他们利用高效的三维聚集培养证明了胚胎干细胞可自组织形成顶端基部极化的皮质组织。所生成的皮质神经元是功能性的、可移植的,并且能够在体内和体外形成适当的远程连接。
 
出自《脑类器官区域特异性在缺血性脑卒中建模和药物开发中的应用》作者李瀛,王全玉,冯崇义。