根據 8 月 17 日發(fā)表在Cell Stem Cell雜志上的一項研究，人類誘導多能干細胞 (iPSC) 可用于生成包含稱為視杯的眼睛結構的大腦類器官。類器官從類腦區(qū)域的前部自發(fā)地發(fā)育出雙側對稱的視杯，證明了 iPSC 在高度復雜的生物過程中的內在自構圖能力。
“我們的工作突出了大腦類器官產生原始感覺結構的非凡能力，這些結構對光敏感，并擁有與體內發(fā)現(xiàn)的細胞類型相似的細胞類型，”杜塞爾多夫大學醫(yī)院的高級研究作者 Jay Gopalakrishnan 說。“這些類器官可以幫助研究胚胎發(fā)育過程中的腦-眼相互作用，模擬先天性視網膜疾病，并生成用于個性化藥物測試和移植治療的患者特異性視網膜細胞類型。”
可以使用源自多能干細胞的 3D 大腦類器官來研究人類大腦發(fā)育和疾病的許多方面，這可以產生體內所有細胞類型。研究人員以前使用人類胚胎干細胞產生視杯，從而形成視網膜——眼睛后部的光敏組織層。另一項研究表明，iPSCs 可以產生視杯樣結構，iPSCs 來自已通過基因重編程回胚胎樣多能狀態(tài)的成體細胞。
過去，從多能干細胞生產視杯的重點是生成純視網膜。直到現(xiàn)在，視杯和其他 3D 視網膜結構還沒有在功能上整合到大腦類器官中。
為了實現(xiàn)這一壯舉，Gopalakrishnan 和他的團隊修改了他們之前開發(fā)的將 iPSC 轉化為神經組織的協(xié)議。人腦類器官形成視杯，最早在 30 天內出現(xiàn)，并在 50 天內成熟為可見結構。這個時間框架與人類胚胎視網膜發(fā)育的時間框架相似，可以使某些類型的發(fā)育神經生物學實驗更有效。
在來自四位 iPSC 供體的 16 個獨立批次中，研究人員生成了 314 個大腦類器官，其中 72% 形成了視杯，表明該方法是可重復的。這些結構包含不同的視網膜細胞類型，形成對光有反應的電活性神經元網絡。視杯大腦類器官還包含晶狀體和角膜組織，并表現(xiàn)出與大腦區(qū)域的視網膜連接。“在哺乳動物的大腦中，視網膜神經節(jié)細胞的神經纖維伸出來與它們的大腦目標連接，這是以前從未在體外系統(tǒng)中顯示過的方面，”Gopalakrishnan 說。
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