体外大脑类器官培育获突破!不到1年时间,就出现了类似新生儿的基因特征

体外大脑类器官培育获突破!不到1年时间,就出现了类似新生儿的基因特征

原标题:体外大脑类器官培育获突破!不到1年时间,就出现了类似新生儿的基因特征

人类干细胞衍生的模型,有望加速我们对大脑疾病的理解。但由于不清晰它们是否具有在中晚期胎儿阶段之后成熟的能力,可能会限制它们的用途。

近期,一组国外研究人员利用定向分化方案,全面评估了体外成熟(maturation in vitro)。他们利用特定的生长因子培养人类干细胞,培育出了包含神经元和大脑皮层其他细胞的的类器官。

体外大脑类器官培育获突破!不到1年时间,就出现了类似新生儿的基因特征

基于表观遗传时钟、转录组学和RNA编辑的全基因组分析,研究人员们观察到,培养近一年(250-300天)之间的三维人类皮质类器官,一些基因特征已经达到了与婴儿出生后大脑相匹配的阶段。另外,这一时期细胞中基因的甲基化模式,会逐渐与成熟的人脑器官相对应。

研究人员们在蛋白质和生理水平上证实了几个已知的发育里程碑的存在,包括组蛋白去乙酰化酶复合物(histone deacetylase complex)和NMDA受体亚单位的“开关”。

这些结果表明,体内发育程序的重要组成部分,在体外仍然存在。这为在体外培养大脑类器官(brain organoid)提供了希望,并有助于在成熟的脑类器官中研究大脑疾病。

不过,研究结果中,大脑类器官的电活动并不能与一个成熟的大脑匹配。此外,脑类器官还缺乏一些关键特征,包括血管、免疫细胞和感觉输入。

研究人员进一步将神经发育和神经退行性疾病风险基因绘制到体外基因表达轨迹上,以提供一种资源和网络工具(“皮质类器官中的基因表达”,简称GECO)来指导疾病建模。

上述研究发表在《自然·神经科学》(Nature Neuroscience)上,题为“Long-term maturation of human cortical organoids matches key early postnatal transitions”。

参考来源:https://www.nature.com/articles/s41593-021-00802-y

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