Mol Psychiatry：布局未来！人脑类器官移植后大脑会发生什么？
责编 | 酶美
来源 | BioArt
人脑类器官培育技术的出现，为研究人脑发育、模拟神经系统疾病提供了人源性的实验模型【1】。围绕人脑类器官，大量的研究已经在解析早期人脑发育机制、人脑进化、神经系统疾病发病机制以及药物筛选等方面展开【2】。而将人脑类器官用于移植、修复大脑神经环路的研究，目前的报道仍然较少。人脑类器官可否植入深部脑区？移植后能否整合进宿主神经环路？以及是否能改善宿主行为缺陷？这些都是领域内亟待探究的重要科学问题。
近日，南京医科大学药学院刘妍课题组与上海科技大学生命科学与技术学院何水金课题组在Molecular Psychiatry合作发表论文：Human cerebral organoids establish subcortical projections in the mouse brain after transplantation，较为详细地介绍了适用于深部脑区移植的人脑类器官体外构建，并将其移植到免疫缺陷小鼠脑区（前额叶皮层）后可建立皮层下跨脑区投射，移植后的人脑类器官与宿主神经环路发生整合并促进免疫缺陷小鼠行为学改善。
图1 Small organoids的构建
此研究通过培育方法的改良，在体外得到尺寸较小的人脑皮层类器官；将其移植到小鼠的前额叶皮层，免疫染色和脑片电生理记录结果表明人脑类器官能够在鼠脑内存活并逐步成熟；光遗传细胞系的构建结合电生理结果证明移植的人脑皮层类器官可与宿主神经元形成突触连接；移植后的人脑类器官可在鼠脑内建立跨多脑区的皮层下长距离投射并促进了免疫缺陷小鼠恐惧记忆的获得。
图2 类器官移植后整合入宿主神经环路并发生皮层下脑区投射
综上，该研究的结果阐释了人脑类器官深部脑区移植能够存活并具有成熟的电生理特性，在宿主脑内发生长距离投射并能够整合进宿主神经环路、促进小鼠行为学改善。该研究，为未来移植人脑类器官治疗神经系统疾病提供了实验依据。
南京医科大学药学院刘妍教授与上海科技大学生命科学与技术学院何水金教授为此篇论文的共同通讯作者；南京医科大学药学院2019届硕士研究生董新（现为首都医科大学基础医学院博士研究生）、南京医科大学药学院2019级在读博士研究生徐世博、上海科技大学生命科学与技术学院博士研究生陈鑫为该论文的共同第一作者。
附招聘信息
刘妍课题组以人多能干细胞定向分化与人源性神经元/人脑类器官疾病模型研究与开发为主要方向，聚焦于神经再生与神经疾病的研究；相关成果以通讯作者或第一作者发表在Nature Biotechnology, Nature Protocol，Nature communications，eLIFE，和Stem cell Reports等杂志上；目前主持国家与省部级项目多项；长期招聘博士后，诚邀有志者加入，联系方式：yanliu@njmu.edu.cn.
参考文献
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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