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海马类器官的构建与应用前景2026-06-01 08:48:25

海马体对于塑造人类的体验至关重要,它通过在学习和记忆过程中的作用调节认知和情绪来发挥作用。人诱导多能干细胞形成的海马类器官首先通过双Sma和Mad相关蛋白抑制诱导前神经上皮细胞,之后通过骨形态发生蛋白4和CHIR诱导后背区表征,最终通过神经元成熟阶段产生。人胚胎干细胞衍生的海马神经祖细胞产生海马齿状回颗粒神经元,将海马神经祖细胞移植到出生后第12天的非肥胖型重性糖尿病合并免疫缺陷小鼠的海马体中,移植6周后观察到绿色荧光蛋白阳性细胞广泛整合到海马齿状回的颗粒细胞层中,体细胞大小、总树突长度和分支明显增加,瞬时钠向内电流和持续钾向外电流,自发的突触后电流,并在穿孔路径刺激后诱导兴奋性突触后电流,表明移植细胞与局部神经回路的功能整合。构建产生多种CA3锥体神经元亚型的人诱导多能干细胞类器官,将hCA3移植到小鼠海马体中,与邻近的小鼠神经元相比,hCA3表现出相似的膜特性和兴奋性,并在海马回路中接受功能性兴奋性输入,可实现海马连接的体外建模。

人胚胎干细胞从自组织的背体端脑组织中生成功能性海马颗粒状和锥体状神经元,该体外模型概述了人类海马的发育。培养的神经元具有电压依赖性Na-K电流、注射去极化电流后的动作电位和自发兴奋性突触后电流,表明神经元已经足够成熟,可以形成功能性突触,通过单个神经元表现出自发性钙瞬变表明神经元形成了一个具有突触连接的神经元网络。有研究应用人诱导多能干细胞快速生成自由漂浮的海马球体用于阿尔茨海默病的研究,APP和非典型PS1变异海马球体显示出增加的β-淀粉样蛋白42/β-淀粉样蛋白40肽比率和降低的突触蛋白水平。另有学者开发了一种高度标准化、可重复、快速的小鼠脑类器官模型,从胚胎神经干细胞开始逐渐分化并自组织成具有前脑背侧表型的功能性神经元3D网络,通过添加形态发生因子WNT3A,生成了具有特定海马区的脑类器官。
 
WU等基于液态金属-聚合物导体的网状神经接口与人类海马类器官的耦合构建了海马半机械人类器官,成功检测到海马类器官的神经活动。脉络丛是一种高度血管化的器官,是位于大脑外侧、第三和第四脑室内的中枢神经系统的重要组成部分,脉络丛的主要功能是产生脑脊液,脑脊液充满脑室并围绕大脑和脊髓。脉络丛组织由一层称为脉络丛室管膜细胞的特化细胞组成,这些细胞与血管密切相关,共同形成血液-脑脊液屏障。
 
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。