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多能干细胞衍生的3D垂体类器官模型2023-09-13 09:28:43

日本Suga实验室先后在2011、2016和2020年分别使用小鼠ESC、人ESC、人iPSC建立了相应的3D垂体类器官,这些垂体类器官不仅可产生ACTH、GH、促甲状腺激素等重要垂体激素,还可在体外实验中响应促肾上腺皮质激素释放激素的正反馈调节和糖皮质激素的负反馈调节。此外,小鼠肾被膜下垂体类器官移植还可显著提高垂体功能障碍小鼠的血清ACTH水平,增加小鼠自发活动并提高其生存率。

此类3D培养体系多数均为将多能干细胞接种在超低黏附力培养板中进行悬浮培养,并根据垂体胚胎发育原理在相应的阶段主要添加骨形态发生蛋白4和Smo激动剂以实现垂体类器官的诱导。在这一体外培养系统中,配对样同源域1/2口腔外胚层在3D细胞聚集体的表面形成一层连续的上皮,视网膜和前神经皱襞同源框+下丘脑神经外胚层位于聚集体的内部并与Pitx1/2+口腔外胚层相邻,Pitx1/2+口腔外胚层组织局部增厚、内陷并形成LIM同源框3+拉克囊样结构,这些现象均与小鼠垂体胚胎发育过程十分类似。2011年小鼠垂体类器官的研究开创了垂体类器官研究的先河,2016和2020年分别将人ESC、人iPSC诱导为下丘脑‐垂体功能单元的研究为垂体类器官的临床转化研究奠定了基础。
 
此外,Miyake等使用与上述相同的3D分化体系将人iPSC在体外分化为功能性垂体泌乳素细胞。荧光免疫染色和免疫电镜证实了含有分泌颗粒的PRL细胞的存在,体外实验研究表明,PRL释放肽PrRP31、血管活性肠肽和促甲状腺素释放激素处理可以促进类器官释放PRL,而多巴胺受体激动剂溴隐亭可以抑制PRL的释放。这一结果进一步证实了这一垂体类器官培养体系的稳健性,为后续的垂体类器官应用研究提供了更多的信心和可能性。
 
出自《垂体类器官的研究进展与展望》作者王胜杰,江小霞,郭清华。