| 過去，中樞神經系統（CNS）藥物研究主要依賴于嚙齒動物模型或細胞體外模型等傳統方法。由于人類和嚙齒類動物間的物種差異，所獲得的數據難以真實地模擬神經發育和疾病機制等。隨著干細胞技術的發展，培養人大腦類器官成為目前神經科學研究領域炙手可熱的研究項目。大腦類器官是模擬人腦的生理特性的獨特的工具，可用于研究正常腦與疾病腦的建模，用于闡明中樞神經系統疾病的發病機制，亦可用于神經發育疾病的探索，或用作中樞神經系統藥物篩選的工具。 |
| 01 |腦類器官培養方法概述 |
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腦類器官通常從人多能性干細胞(ESCs/iPSCs)開始培養，自發形成腦發育早期所具備的結構和層次。但腦細胞團簇達到一定尺寸后，可發育的階段會受到營養缺乏和氧供應的限制，繼而神經元開始死亡，結構停止發育。 目前，大腦類器官的培養主要分為兩種方法，引導分化法 (Guided)和非引導 (Un-guided)分化法。 ①非引導分化法依賴于細胞自身的形態發生和內在的分化能力，將外在干擾最小化，得到的類器官有前腦、中腦、后腦、視網膜和脈絡叢等多種細胞譜系，該種方法的缺陷在于高可變性和異質性。 ②而引導分化法是加入一些外源性的模式因子，誘導hPSCs分化為想要的細胞譜系。 在類器官結構中，多能性干細胞(ESCs/iPSCs)誘導為擬胚體 (Embryoid Body, EB)，在外胚層形成后，引導分化為神經或非神經方向。引導分化法獲得的類器官依賴分化過程中添加的生長因子，大多數是腦區特異性的，如皮層、海馬、中腦、大腦等。引導分化法得到的類器官含有神經祖細胞、神經元、星形膠質細胞及其他的大腦細胞。由于是引導性分化，批次間的可變因素少，可以產生對應比例的特異性細胞類型。很多團隊都在嘗試用不同的方法來培養類器官，分別培養腦區特異的類器官后再將其共培養，類器官會自我融合形成含有不同腦區的類器官，該模型可以用于研究腦區間的相互作用。 |
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| 02 |3D大腦類器官的制作方法 |
2013年，Lacaster和Knoblich等發表在Nature及Nature
protocol上的3D大腦類器官的制作方法使得體外用人多能干細胞
(包括胚胎干細胞及誘導多能干細胞)誘導3D大腦類器官的技術前進了一大步，他們通過使用一種允許類器官獲取能量和氧氣的新方法克服了這一局限，使用一個微小的振動刀片將類器官切成半毫米切片，然后將它們放在覆蓋富含營養的液體的多孔膜上。然后，類器官可同時從上方吸收氧氣，從下方吸收營養物質，使其在培養物中繼續發育一年。圖1是該方法的概括。 |
| 03 |文獻分享 |
| 以下介紹了2014年，Lancaster發表在Nature
Protocol上的“Generation of cerebral organoids from human pluripotent stem
cells”一文中從人多能性干細胞(iPSCs/ESCs)誘導腦類器官的方法： |
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