近日，研究人員通過源自多能干細(xì)胞的人類神經(jīng)器官樣體，成功開發(fā)了一種新的大腦器官樣體制備方法，更真實(shí)地模擬了人腦的發(fā)育過程。這一創(chuàng)新被命名為擴(kuò)展神經(jīng)上皮器官樣體（ENOs，Expanded Neuroepithelium Organoids）。相較于傳統(tǒng)的大腦器官樣體制備方法，新的器官樣體由單一、自組織的頂出型神經(jīng)上皮組成，而非多個(gè)獨(dú)立的神經(jīng)上皮單元（玫瑰花狀結(jié)構(gòu)）。

這些新型器官樣體更準(zhǔn)確地捕捉到大腦皮層的基本特征，包括細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)、干細(xì)胞擴(kuò)增和細(xì)胞身份等，更貼近真實(shí)大腦的狀態(tài)。這些創(chuàng)新的器官樣體可作為建模兒童腦腫瘤的基礎(chǔ)。

（從不同角度觀察新型腦器官的三維成像。不同的顏色代表器官中存在的不同細(xì)胞類型。）

該研究發(fā)表在《自然通訊》（Nature Communications）雜志上，題為“時(shí)間形態(tài)梯度驅(qū)動(dòng)的神經(jīng)誘導(dǎo)塑造具有增強(qiáng)皮層特性的單一擴(kuò)展神經(jīng)上皮腦器官樣體”（“Temporal morphogen gradient-driven neural induction shapes single 3 expanded neuroepithelium brain organoids with enhanced cortical identity.”）。

研究發(fā)現(xiàn)，新生成的皮層器官樣體在多個(gè)方面更貼近人腦：其形狀、結(jié)構(gòu)組織和細(xì)胞特性等均更為相似。

馬克西瑪中心的研究小組負(fù)責(zé)人Benedetta Artegiani博士表示：“目前的腦器官樣體模型通常包含多個(gè)獨(dú)立的小型腦結(jié)構(gòu)，它們?cè)谝粋€(gè)器官樣體內(nèi)‘獨(dú)立’發(fā)育。研究人員長(zhǎng)期以來一直在努力減少這些多重結(jié)構(gòu)的形成，以減少變異性、提高可重復(fù)性、更好地重現(xiàn)大腦的不同細(xì)胞身份，最終更貼近模擬大腦發(fā)育。而在這項(xiàng)研究中，新的器官樣體模型由自組織的、單一發(fā)育的神經(jīng)上皮組成?！?/p>

（新的腦器官模型圖像顯示其特有的卷曲形狀和延伸的神經(jīng)上皮。器官中存在的神經(jīng)元根據(jù)它們?cè)诮M織中的位置以不同的顏色顯示。）

“大腦中的細(xì)胞通過緩慢作用的分子來獲取其身份，這就是所謂的時(shí)間梯度，”Hubrecht Institute的Oncode研究員、馬克西瑪中心的Delilah Hendriks博士指出，“這正是我們?cè)噲D模擬的。令我們驚訝的是，只需逐步提供其中一種分子（TGF-b），就足以生成大腦器官樣體。這一微小的改變產(chǎn)生了巨大的影響，使我們能夠生成形狀和身份更類似于人腦的器官樣體?！毖芯孔髡咛貏e指出他們發(fā)現(xiàn)，“TGF-β信號(hào)的持續(xù)減弱梯度是ENO形成的決定性因素，并允許神經(jīng)上皮擴(kuò)張的延長(zhǎng)階段?！?/p>

兒童腦腫瘤可能源于異?；蝈e(cuò)誤的發(fā)育過程，他們的研究可能受益于這些更好地重現(xiàn)早期胚胎發(fā)育機(jī)制的新型模型。研究人員用于制備器官樣體的信號(hào)分子在兒童腦腫瘤中通常發(fā)生改變，這也表明兒童早期發(fā)生癌癥可能與大腦發(fā)育的變化有關(guān)?，F(xiàn)在研究人員了解到時(shí)間梯度對(duì)生成更準(zhǔn)確的器官樣體至關(guān)重要，這項(xiàng)研究為開發(fā)越來越類似于發(fā)育中人腦的大腦器官樣體鋪平了道路。

參考文獻(xiàn)：“Temporal morphogen gradient-driven neural induction shapes single 3 expanded neuroepithelium brain organoids with enhanced cortical identity.”

編輯：王洪

排版：李麗