近日，研究人员通过源自多能干细胞的人类神经器官样体，成功开发了一种新的大脑器官样体制备方法，更真实地模拟了人脑的发育过程。这一创新被命名为扩展神经上皮器官样体（ENOs，Expanded Neuroepithelium Organoids）。相较于传统的大脑器官样体制备方法，新的器官样体由单一、自组织的顶出型神经上皮组成，而非多个独立的神经上皮单元（玫瑰花状结构）。
这些新型器官样体更准确地捕捉到大脑皮层的基本特征，包括细胞组织结构、干细胞扩增和细胞身份等，更贴近真实大脑的状态。这些创新的器官样体可作为建模儿童脑肿瘤的基础。
（从不同角度观察新型脑器官的三维成像。不同的颜色代表器官中存在的不同细胞类型。）
该研究发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上，题为“时间形态梯度驱动的神经诱导塑造具有增强皮层特性的单一扩展神经上皮脑器官样体”（“Temporal morphogen gradient-driven neural induction shapes single 3 expanded neuroepithelium brain organoids with enhanced cortical identity.”）。
研究发现，新生成的皮层器官样体在多个方面更贴近人脑：其形状、结构组织和细胞特性等均更为相似。
马克西玛中心的研究小组负责人Benedetta Artegiani博士表示：“目前的脑器官样体模型通常包含多个独立的小型脑结构，它们在一个器官样体内‘独立’发育。研究人员长期以来一直在努力减少这些多重结构的形成，以减少变异性、提高可重复性、更好地重现大脑的不同细胞身份，最终更贴近模拟大脑发育。而在这项研究中，新的器官样体模型由自组织的、单一发育的神经上皮组成。”
（新的脑器官模型图像显示其特有的卷曲形状和延伸的神经上皮。器官中存在的神经元根据它们在组织中的位置以不同的颜色显示。）
“大脑中的细胞通过缓慢作用的分子来获取其身份，这就是所谓的时间梯度，”Hubrecht Institute的Oncode研究员、马克西玛中心的Delilah Hendriks博士指出，“这正是我们试图模拟的。令我们惊讶的是，只需逐步提供其中一种分子（TGF-b），就足以生成大脑器官样体。这一微小的改变产生了巨大的影响，使我们能够生成形状和身份更类似于人脑的器官样体。”研究作者特别指出他们发现，“TGF-β信号的持续减弱梯度是ENO形成的决定性因素，并允许神经上皮扩张的延长阶段。”
儿童脑肿瘤可能源于异常或错误的发育过程，他们的研究可能受益于这些更好地重现早期胚胎发育机制的新型模型。研究人员用于制备器官样体的信号分子在儿童脑肿瘤中通常发生改变，这也表明儿童早期发生癌症可能与大脑发育的变化有关。现在研究人员了解到时间梯度对生成更准确的器官样体至关重要，这项研究为开发越来越类似于发育中人脑的大脑器官样体铺平了道路。
编辑：王洪
排版：李丽
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