首个具有功能性神经元的全人源小脑类器官被开发
原创 生物世界 生物世界
撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
小脑（cerebellar）在认知功能中的作用越来越受到关注，包括语言、空间处理、工作记忆、执行功能和情感处理，以及在运动行为中的作用。
尽管小脑发育早期阶段在物种间具有保守性，但与非人类哺乳动物相比，人类小脑具有一些特有的特征，包括神经元亚型比例改变和小脑小叶复杂性增加。此外，人类小脑中有来自菱唇（Rhombic lip）的特有神经祖细胞，而菱唇的异常发育与多种小脑疾病有关，包括Dandy-Walker畸形、小脑蚓部发育不良，以及最常见的转移性儿童脑肿瘤髓母细胞瘤，其他小脑疾病，包括自闭症、小脑共济失调，与小脑皮层主要输出神经元浦肯野细胞（Purkinje cell）的退化有关。
这些疾病主要在小鼠模型中进行研究，但这些动物模型无法完全重现人类疾病的表型。例如，小鼠模型无法重现在共济失调性毛细血管扩张症患者中观察到的浦肯野细胞丢失表型。因此，迫切需要开发一种全人源细胞培养系统，能够产生功能性浦肯野细胞。
2024年1月4日，南加州大学的研究人员在 Cell Stem Cell 上发表了题为：Human cerebellar organoids with functional Purkinje cells 的研究论文。
该研究开发了一种新型人脑类器官模型——人类小脑类器官（hCerO），能够在全人源三维环境中实现功能性小脑细胞（包括浦肯野神经元）的健康长期存活和成熟，解决了该领域的长期挑战。这也是首次在全人源系统中成功培育出功能神经元分子和电生理特征的浦肯野细胞。
对人类小脑发育和疾病的研究一直受到没有良好模型的限制，在这项研究中，研究团队开发了一种人类小脑类器官（hCerO），能够发育出胎儿小脑复杂的细胞多样性，包括在此研究之前从未在体外生成的人类特异性菱唇（Rhombic lip）祖细胞群。
培养的2个月大的hCerO形成独特的细胞结构特征，包括层状组织层，并在抑制性和兴奋性神经元之间建立功能连接，显示协调的网络活动。长期培养hCerO可以使浦肯野细胞健康存活和成熟，这些浦肯野细胞显示了功能性神经元的转录组学和电生理特征，解决了该领域的长期挑战。
总的来说，该研究建立了一个类器官模型，为研究人类小脑发育、稳态和疾病提供了一个全新的平台。
论文链接：
https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(23)00430-7
原标题：《Cell Stem Cell：首个具有功能性神经元的全人源小脑类器官》