​Mol Psy |人腦類器官移植後發生跨腦區投射和環路整合

2020-10-25 BioArt

責編 | 酶美


人腦類器官培育技術的出現，為研究人腦發育、模擬神經系統疾病提供了人源性的實驗模型【1】。圍繞人腦類器官，大量的研究已經在解析早期人腦發育機制、人腦進化、神經系統疾病發病機制以及藥物篩選等方面展開【2】。而將人腦類器官用於移植、修復大腦神經環路的研究，目前的報導仍然較少。人腦類器官可否植入深部腦區？移植後能否整合進宿主神經環路？以及是否能改善宿主行為缺陷？這些都是領域內亟待探究的重要科學問題。


近日，南京醫科大學藥學院劉妍課題組與上海科技大學生命科學與技術學院何水金課題組在Molecular Psychiatry合作發表論文：Human cerebral organoids establish subcortical projections in the mouse brain after transplantation，較為詳細地介紹了適用於深部腦區移植的人腦類器官體外構建，並將其移植到免疫缺陷小鼠腦區（前額葉皮層）後可建立皮層下跨腦區投射，移植後的人腦類器官與宿主神經環路發生整合併促進免疫缺陷小鼠行為學改善。


圖1 Small organoids的構建


此研究通過培育方法的改良，在體外得到尺寸較小的人腦皮層類器官；將其移植到小鼠的前額葉皮層，免疫染色和腦片電生理記錄結果表明人腦類器官能夠在鼠腦內存活並逐步成熟；光遺傳細胞系的構建結合電生理結果證明移植的人腦皮層類器官可與宿主神經元形成突觸連接；移植後的人腦類器官可在鼠腦內建立跨多腦區的皮層下長距離投射並促進了免疫缺陷小鼠恐懼記憶的獲得。


圖2 類器官移植後整合入宿主神經環路並發生皮層下腦區投射


綜上，該研究的結果闡釋了人腦類器官深部腦區移植能夠存活並具有成熟的電生理特性，在宿主腦內發生長距離投射並能夠整合進宿主神經環路、促進小鼠行為學改善。該研究，為未來移植人腦類器官治療神經系統疾病提供了實驗依據。


南京醫科大學藥學院劉妍教授與上海科技大學生命科學與技術學院何水金教授為此篇論文的共同通訊作者；南京醫科大學藥學院2019屆碩士研究生董新（現為首都醫科大學基礎醫學院博士研究生）、南京醫科大學藥學院2019級在讀博士研究生徐世博、上海科技大學生命科學與技術學院博士研究生陳鑫為該論文的共同第一作者。



附招聘信息

劉妍課題組以人多能幹細胞定向分化與人源性神經元/人腦類器官疾病模型研究與開發為主要方向，聚焦於神經再生與神經疾病的研究；相關成果以通訊作者或第一作者發表在Nature Biotechnology, Nature Protocol，Nature communications，eLIFE，和Stem cell Reports等雜誌上；目前主持國家與省部級項目多項；長期招聘博士後，誠邀有志者加入，聯繫方式：yanliu@njmu.edu.cn.


原文連結：

https://www.nature.com/articles/s41380-020-00910-4


製版人：sc



參考文獻


1. Amin ND, Pasca SP. Building models of brain disorders with three-dimensional organoids. Neuron.2018;100:389–405.

2. Chen, H. I., Song, H. & Ming, G. L. Applications of human brain organoids to clinical problems. Dev. Dyn.248, 53–64 (2019).

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