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大脑类器官模型在精神疾病研究中的现状及展望
1
作者 黄兢 刘方琨 +3 位作者 唐慧 伍海姗 李乐华 陈晋东 《中国神经精神疾病杂志》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期438-441,共4页
精神疾病是常见的病因复杂、发病率高、多基因遗传疾病,造成了极大的经济负担和社会负担。目前各种体内外模型已广泛用于研究精神疾病的病因学机制和精神药物相关研究。然而,由于精神疾病的复杂性,如何选用合适的模型从结构、细胞和蛋... 精神疾病是常见的病因复杂、发病率高、多基因遗传疾病,造成了极大的经济负担和社会负担。目前各种体内外模型已广泛用于研究精神疾病的病因学机制和精神药物相关研究。然而,由于精神疾病的复杂性,如何选用合适的模型从结构、细胞和蛋白水平更好地研究精神障碍的发病机制和药物作用,具有重要的临床意义[1]。大脑类器官(cerebral organoids)是由干细胞定向诱导分化形成的大脑皮质结构,可一定程度上在体外模拟人类胚胎早期大脑的发育过程和结构特点,在研究精神疾病的起源和病理学、药物筛选和基因改造方面显示了很大潜力[2]。本综述对大脑类器官在精神医学的研究进展与局限性进行探讨,并对大脑类器官未来的发展和应用进行评估与展望。 展开更多
关键词 精神疾病 大脑类器官 诱导多能干细胞疾病模型
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人类3D大脑类器官研究进展 被引量：1
2
作者 许磊 唐晓艳 +1 位作者 徐敏 刘妍 《南京医科大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期133-140,共8页
人类3D大脑类器官为研究人脑发育和神经系统疾病提供了新的模型。体外培育的人类3D大脑类器官主要是由人多能干细胞(human pluripotent stem cell,hPSC),包括人胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)和诱导多能干细胞(induced pluripoten... 人类3D大脑类器官为研究人脑发育和神经系统疾病提供了新的模型。体外培育的人类3D大脑类器官主要是由人多能干细胞(human pluripotent stem cell,hPSC),包括人胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)和诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPSC)分化而来。iPSC重编程技术与3D大脑类器官技术相结合,可以获得来自患者的iPSC并分化成包括神经元及大脑类器官在内的几乎任何人体细胞或组织,是动物实验向临床试验转化的桥梁。本文回顾了从多能干细胞技术到3D大脑类器官诞生并发展的历程,介绍了以3D大脑类器官为工具构建脑发育和神经系统疾病的研究模型,讨论了大脑类器官在其他方面的应用和相关技术的研究进展,并分析了3D大脑类器官的局限性及其未来可能的发展方向。 展开更多
关键词 诱导多能干细胞 3D大脑类器官 大脑发育 神经系统疾病
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应用3D大脑类器官研究人类神经发育和疾病
3
作者 唐晓艳 张馨月 +1 位作者 徐敏 刘妍 《科学》 CAS 2021年第6期40-43,共4页
很多人对医疗事业的未来,都存在这样一种憧憬:当身上的组织器官出现问题时,人们可以在体外培养新鲜健康的相同组织器官用于移植。其实在当下,类器官的出现就是这种技术的成果体现。
关键词 大脑类器官 多潜能干细胞 神经系统疾病
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大脑类器官在神经系统疾病中的应用
4
作者 冯振东 高书敏 +2 位作者 贾鑫磊 刘佳佳 魏雅槟 《中国药物依赖性杂志》 CAS CSCD 2024年第5期359-365,共7页
由于大脑结构的复杂性以及人脑样本难以获取,神经系统疾病的研究大多在实验动物模型中开展。然而人和其他动物的遗传学背景有很大差异,使得在实验动物上取得的研究成果很难向临床转化,阻碍了该领域的研究进展。大脑类器官由人体细胞或... 由于大脑结构的复杂性以及人脑样本难以获取,神经系统疾病的研究大多在实验动物模型中开展。然而人和其他动物的遗传学背景有很大差异,使得在实验动物上取得的研究成果很难向临床转化,阻碍了该领域的研究进展。大脑类器官由人体细胞或者胚胎干细胞分化诱导而来,有着与人类相同的遗传背景,在细胞种类以及空间结构等方面与人脑非常类似;并且它与人脑的功能特点也相似,这使得大脑类器官在神经系统疾病领域有着非常广阔的应用前景。本综述总结了目前大脑类器官在神经系统疾病中的相关研究进展。 展开更多
关键词 大脑类器官 神经发育疾病 神经退行性疾病 物质成瘾
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体外培养大脑皮质类器官与活体大脑皮质发育的比较
5
作者 范文娟 陈旭东 +4 位作者 陈永芳 杨旭光 金少举 赵志军 邓锦波 《解剖学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期383-391,共9页
目的 探讨体外培养大脑类器官与体内正常大脑皮质发育的差异。方法 1.分组:在体大脑皮质组、体外培养大脑皮质类器官组。2.取材:收取昆明小鼠胚胎7.5 d(E7.5)、E9.5完整胚胎以及E11.5、E14.5、出生后3 d(P3)、P7大脑组织,每组标本取3只... 目的 探讨体外培养大脑类器官与体内正常大脑皮质发育的差异。方法 1.分组:在体大脑皮质组、体外培养大脑皮质类器官组。2.取材:收取昆明小鼠胚胎7.5 d(E7.5)、E9.5完整胚胎以及E11.5、E14.5、出生后3 d(P3)、P7大脑组织,每组标本取3只。利用小鼠诱导性多能干细胞(iPSCs)培养大脑皮质类器官,收取不同培养时间点的标本,每时间点取3个以上。3.检测方法:通过免疫荧光染色分析各组标本不同类型细胞的分布。结果 大脑类器官在组织发生、神经细胞与神经胶质细胞分化等方面与活体大脑皮质发育类似,但大脑类器官尚不具有活体大脑皮质复杂的片层结构。结论 大脑类器官可以模拟在体大脑的发育,用于疾病模型建立,但大脑类器官的培养技术仍需改进。 展开更多
关键词 大脑类器官 大脑皮质 诱导性多能干细胞 类器官培养 免疫荧光 小鼠
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萝卜硫素通过促进前额发育和神经元分化促进大脑类器官生长 被引量：2
6
作者 滕紫薇 苏钰涵 +5 位作者 覃月 陈晋东 唐慧 吴仁容 伍海姗 黄兢 《中华精神科杂志》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期204-213,共10页
目的通过比较不同时期大脑类器官脑区分化和神经细胞标志物的改变,分析萝卜硫素对大脑类器官发育的影响及可能机制。方法使用萝卜硫素处理人诱导多能干细胞分化形成的大脑类器官。实验组为不同浓度(1μmol/L、2μmol/L、5μmol/L)萝卜... 目的通过比较不同时期大脑类器官脑区分化和神经细胞标志物的改变,分析萝卜硫素对大脑类器官发育的影响及可能机制。方法使用萝卜硫素处理人诱导多能干细胞分化形成的大脑类器官。实验组为不同浓度(1μmol/L、2μmol/L、5μmol/L)萝卜硫素处理组,对照组为空白对照组,每组20个类器官。采用免疫荧光、苏木精-伊红染色法观察比较萝卜硫素处理后不同时期脑区标志物和神经细胞标志物表达特点;RNA测序分析差异表达基因并进行基因本体论(Gene Ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)功能富集分析;实时定量反转录聚合酶链反应(real-time quantitative reverse transcriptase-mediated polymerase chain reaction,qRT-PCR)进一步筛选验证可能参与萝卜硫素促进大脑类器官生长潜在基因或可能的靶点。结果加入萝卜硫素处理40 d的大脑类器官中性别决定区Y框蛋白2(sex determining region Y-box 2,SOX2)、前脑标志蛋白叉头框G1(forkhead box G1,FOXG1)、前额叶皮质孤独症易感候选基因2(autism susceptibility candidate 2,AUST2)、配对盒基因6(paired box 6,PAX6)表达明显增强;加入萝卜硫素处理70 d大脑类器官中神经元标志蛋白神经元Ⅲ型β-微管蛋白(β-tubulin,TUJ1)、神经元核(neuronal nuclei,NeuN)、微管相关蛋白2(recombinant microtubule associated protein 2,MAP2)、T脑蛋白家族1(T-brain-1,TBR1)等表达增强。RNA测序分析显示,相比于对照组,实验组显著上调基因105个,下调基因512个,共617个。qRT-PCR验证差异表达基因(SFTPC、AKR1C3、CXCR6、PRAP1、TMC8、GPR182、F2RL2、KCNJ10)的转录水平与测序结果基本一致。结论差异表达基因AKR1C3、KCNJ10可能参与萝卜硫素促进大脑类器官前额发育和神经元分化,这有助于为萝卜硫素改善精神疾病和神经退行性疾病患者的认知和症状提供证据支持。 展开更多
关键词 多能干细胞 神经元 萝卜硫素 大脑类器官 前额
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起源于小鼠诱导性多能干细胞的大脑皮质类器官的建立及其生物学特性 被引量：5
7
作者 范文娟 王倩 +2 位作者 孙仪征 王来 邓锦波 《解剖学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期387-396,共10页
目的利用小鼠诱导性多能干细胞(iPSCs)建立大脑皮质类器官并分析其生物学特性。方法首先将生长在饲养层细胞上的iPSCs克隆消化成单细胞,悬浮培养使其自发形成拟胚体。随后,对其进行神经上皮分化的诱导。在合适时间将其嵌入Matrigel基质... 目的利用小鼠诱导性多能干细胞(iPSCs)建立大脑皮质类器官并分析其生物学特性。方法首先将生长在饲养层细胞上的iPSCs克隆消化成单细胞,悬浮培养使其自发形成拟胚体。随后,对其进行神经上皮分化的诱导。在合适时间将其嵌入Matrigel基质胶做的悬滴中,摇动培养,形成大脑皮质类器官;最后利用免疫荧光、Dio示踪、透射电子显微镜等技术检测大脑皮质类器官的生物学特性。结果大脑皮质类器官有神经上皮、神经元及神经胶质细胞的分化特征;具有简单的片层化结构,如皮质板和分子层,且大脑皮质类器官具有神经再生及修复能力。结论利用iPSCs成功建立了大脑皮质类器官模型,且该模型具有与活体大脑皮质相似的特征,且具有神经再生能力。 展开更多
关键词 诱导性多能干细胞 大脑皮质类器官 三维细胞培养 神经再生 干细胞移植 免疫荧光 小鼠
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基于显微注射法构建胶质母细胞瘤融合大脑类器官模型的可行性及其对化疗敏感性研究
8
作者 黄兢 滕紫薇 +4 位作者 张李洋 曾瑜 李成龙 刘志雄 刘方琨 《中华神经外科杂志》 CSCD 北大核心 2022年第5期492-499,共8页
目的探索基于显微注射方法构建胶质母细胞瘤(GBM)融合大脑类器官模型的可行性,观察该模型肿瘤组织对替莫唑胺(TMZ)的敏感性。方法GBM组织和脑肿瘤旁组织标本(定义为正常脑组织)来源于中南大学湘雅医院神经外科行手术治疗的患者。采用绿... 目的探索基于显微注射方法构建胶质母细胞瘤(GBM)融合大脑类器官模型的可行性,观察该模型肿瘤组织对替莫唑胺(TMZ)的敏感性。方法GBM组织和脑肿瘤旁组织标本(定义为正常脑组织)来源于中南大学湘雅医院神经外科行手术治疗的患者。采用绿色荧光蛋白(GFP)标记过的人诱导多能干细胞株(hiPSCs)培养24 d构建大脑类器官模型,通过免疫荧光染色方法检测蛋白标志物的表达,评估模型是否成功建立。采用显微注射方法将用红色荧光染料标记过的患者来源的GBM单细胞或U-251 MG细胞株注射到培养约30 d的大脑类器官中,构建GBM融合大脑类器官模型。采用免疫荧光染色法、HE染色等方法观察GBM细胞在大脑类器官中的增殖及浸润情况。采用免疫荧光染色法检测GBM融合大脑类器官中肿瘤细胞基质金属蛋白酶类(MMPs)及BrdU的表达情况,采用HE染色观察形态及结构变化。将10μmol/L TMZ加入GBM融合大脑类器官模型及GBM肿瘤类组织中培养48 h,采用免疫荧光染色法检测两种模型中Caspase-3的表达。结果(1)hiPSCs培养至第24天,形成具有明确芽和分层边缘的块状组织样结构;免疫荧光染色显示,该结构阳性表达前脑、脑室样结构、前额叶皮质及海马的标志蛋白FOXG1、N-cadherin、Auts2及Frizzled 9,以及星形胶质细胞标志蛋白胶质纤维酸性蛋白(GFAP)和神经元标志蛋白TUJ1。(2)荧光显微镜下及HE染色均显示肿瘤细胞在大脑类器官内快速增殖,呈浸润性生长。免疫荧光检测显示,与大脑类器官比较,GBM融合大脑类器官的肿瘤细胞中,MMP2和MMP13的表达明显增加,Fibronectin、MMP3及MMP9的表达明显减弱,差异均有统计学意义(均P<0.05),MMP10的表达差异无统计学意义(P>0.05);GFAP和BrdU的表达水平均增高(均P<0.05)。(3)TMZ处理48 h后,免疫荧光染色显示,GBM类肿瘤组织中Caspase-3的表达明显高于GBM融合大脑类器官。结论采用显微注射方法能够成功构建GBM融合大脑类器官模型。该模型中的肿瘤组织对TMZ的敏感性低于GBM肿瘤类组织。 展开更多
关键词 胶质母细胞瘤 大脑类器官 共培养 体外研究 化疗
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脑皮质-脊髓-肌肉类组装体在体外模拟大脑和肌肉“对话”
9
作者 刘妍 《中山大学学报（医学科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期958-960,共3页
近期来自美国斯坦福大学的Pasca课题组报道了通过将三种不同区域的类器官融合成复杂的皮质-脊髓-肌肉类组装体,该工作重构了人源性皮质-运动回路,从而在体外模拟大脑控制肌肉运动的过程。
关键词 诱导多能干细胞 大脑类器官 类组装体
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运动相关创伤性脑损伤的新兴三维体外模型研究进展 被引量：1
10
作者 杜鑫程 王记波 +2 位作者 赵稳 陈璞(综述) 欧高志(审校) 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期797-804,共8页
运动相关创伤性脑损伤(srTBI)是在运动过程中导致的创伤性脑损伤(TBI),可引起认知和运动功能障碍。目前,srTBI分子机制研究以及相关药物研发主要依赖单层细胞培养模型和动物模型。但是,这些模型在模拟脑部细胞种群、炎症反应等方面与人... 运动相关创伤性脑损伤(srTBI)是在运动过程中导致的创伤性脑损伤(TBI),可引起认知和运动功能障碍。目前,srTBI分子机制研究以及相关药物研发主要依赖单层细胞培养模型和动物模型。但是,这些模型在模拟脑部细胞种群、炎症反应等方面与人类srTBI的病理生理过程存在差异,使得基于以上模型得出的大部分研究成果难以有效地指导临床治疗。新兴三维(3D)体外模型作为医学领域的创新研究工具,弥补了传统模型在模拟人类srTBI病理生理过程的局限,为进一步理解和认知srTBI提供新的手段。虽然,已有文献报道了新兴3D体外模型在神经系统性疾病中的研究进展,但缺乏上述模型在srTBI研究中的系统性梳理和总结。本文综述了新兴3D体外模型在srTBI中的研究进展,探讨了现有模型的优势和局限,并进一步展望了srTBI模型的发展趋势。本文旨在为组织工程学及运动医学领域学者研究srTBI分子机制和研发神经保护药物提供新的研究视角。 展开更多
关键词 运动相关创伤性脑损伤 组织工程学 运动医学 人类相关的体外器官模型 大脑类器官 大脑器官芯片
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