Cell重磅：人脑类器官直接由人类胎儿脑组织产生

2009年，Hans Clevers等人使用来自小鼠肠道的成体干细胞培育出肠道类器官，开启类器官研究时代。类器官利用成体干细胞或多能干细胞进行体外3D培养，形成具有一定空间结构的组织类似物，在结构和功能上模拟真实器官，提升药物研发成功率。类器官联合AI技术也使药物筛选更高效、精准。

大脑是人体最复杂的器官，数百年来解释大脑发育和神经系统基本的机制一直是科学研究中令人着迷的挑战。科学家通过建立细胞或动物模型来进行体内或体外研究，提高了人们对人脑生理和病理的认知。但由于物种的差异，一些研究成果并不完全适用于人类大脑。而2D方法培养的人脑神经元在空间结构、细胞见互作及细胞类型复杂程度上存在不足。因此科学家正在通过人脑类器官技术解决这些问题。

近期，Hans Clevers等研究人员直接利用人类胎儿脑组织培育出了大脑类器官。相关研究结果于2024年1月8日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Human fetal brain self-organizes into long-term expanding organoids”。研究人员开发了一种全新的方法，直接从人类胎儿的脑组织中开发出大脑类器官，为研究与大脑发育相关的疾病（包括脑肿瘤）提供新的研究工具。
研究人员利用健康的人类胎儿大脑在体外自我组织生成类器官（FeBOs）。FeBO大约有一粒米大小，三维结构复杂，包含多种不同类型的脑细胞，并产生构成细胞外基质的蛋白质，以保持组织的完整性，最终实现FeBO的扩展。研究人员通过常见的神经发育标志物评估FeBO的细胞组成，结果发现，大量的神经干/祖细胞位于FeBO的外围，神经元细胞位于中心，突出类器官内部的细胞异质性。

组织来源的类器官具有快速扩张能力，研究团队使用CRISPR-Cas9技术在FeBO的细胞中引入TP53基因缺陷。结果显示，3个月后具有TP53基因缺陷的细胞完全超过了类器官中的健康细胞。然后关闭与脑肿瘤胶质母细胞瘤相关的三个基因：TP53、PTEN和NF1，来观察对现有癌症药物的反应，结果显示类器官具有将特定药物与特定基因突变联系起来的潜力。因此，FeBOs搭建了一个通用的脑肿瘤建模平台。
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  Hendriks et al., Human fetal brain self-organizes into long-term expanding organoids. Cell, 2024. https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.12.012