費城-人腦類器官是用于模擬人腦發(fā)育和疾病特征的卓越平臺。賓夕法尼亞大學佩雷??爾曼醫(yī)學院的研究人員以產(chǎn)生類器官的方法為模型，以模擬大腦和大腦等不同大腦區(qū)域，賓夕法尼亞大學佩雷??爾曼醫(yī)學院的研究人員已經(jīng)產(chǎn)生了弓形核(ARC)的第一個類器官，下丘腦的一種必不可少的結構發(fā)出饑餓和飽食的信號。下丘腦的這一部分表現(xiàn)出大量的細胞多樣性，并且比先前建模的大腦部分復雜得多。
在今天發(fā)表在《細胞干細胞》上的一篇論文中，賓夕法尼亞大學的研究人員報告說，它們產(chǎn)生了模擬下丘腦ARC的弓形類器官(ARCO)。先前的研究已經(jīng)從人誘導的多能干細胞(iPSC)生成了2D下丘腦樣神經(jīng)元和3D下丘腦類器官。但是，以前不存在產(chǎn)生下丘腦核特異類器官的協(xié)議。
研究人員應用了機器學習方法，并使用已發(fā)布的小鼠數(shù)據(jù)在單細胞水平上預測了人類下丘腦的ARC種群。然后，研究人員將來自ARCO數(shù)據(jù)集的單個細胞簇與新生兒人類下丘腦中預測的人類ARC細胞進行了比較。他們使用這種方法確定了ARCO與人類ARC的細胞類型多樣性和分子特征非常相似。
賓夕法尼亞大學神經(jīng)科學教授郭國立博士說：“這種模型提供了檢查下丘腦弓狀核先前無法接近的人類胎兒發(fā)育的機會。”“我們首次在人類下丘腦中建立了細胞類型圖譜，這將是進一步了解腦部疾病(例如某些肥胖和自閉癥病因)發(fā)展的藍圖。”
知道下丘腦功能障礙會導致疾病，例如Prader-Willi綜合征(PWS)-一種由15號染色體上特定基因的功能喪失引起的遺傳性疾病，患者不斷饑餓，經(jīng)常導致肥胖癥和其他并發(fā)癥-研究人員從兩名具有導致PWS的已知基因突變的患者中產(chǎn)生了iPSC，并使用這些結果來推導ARCO。他們表明，源自PWS患者的ARCO保持了疾病和患者特定的基因特征。例如，ARC中的一種細胞類型負責調(diào)節(jié)瘦素反應，從而調(diào)節(jié)食物攝入量，并且已知該途徑在PWS患者中會出現(xiàn)功能異常。研究人員發(fā)現(xiàn)，PWS ARCO中的瘦素反應和信號通路確實存在功能障礙，
標簽： 下丘腦
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