人类诱导的多能干细胞可以用来形成含有视杯结构的类脑器官

来源:科技日报

根据17日发表在国际著名干细胞杂志《细胞·干细胞》上的一项研究,人类诱导的多能干细胞(IPSCs)可以用来形成含有“视杯”(可形成视网膜)结构的类脑器官。该类器官自发地从类脑区域的前部发育出两侧对称的“视杯”,证明了IPSCs在高度复杂的生物过程中的自我复制能力。

研究人员表示,这一发现突出了大脑类器官产生原始感官结构的非凡能力,这些结构对光敏感,并且拥有与人体细胞相似的细胞类型。

该类器官可以帮助研究胚胎发育过程中的大脑和眼睛的相互作用,模拟先天视网膜疾病,并生成用于个化药物测试和移植治疗的患者特异视网膜细胞类型。

人类大脑发育和疾病的许多方面都可以利用从多能干细胞衍生的3D脑器官来研究,这种细胞可以分化成体内所有类型的细胞。

此前,研究人员使用人类胚胎干细胞分化出“视杯”,“视杯”形成了视网膜。另一项研究表明,“视杯”状结构可以从IPSCs中产生,这些IPSCs来自成年细胞,这些细胞已经被基因重新编程回到类似胚胎的多能状态。

过去,由多能干细胞制造“视杯”的重点是生成纯视网膜。在此项研究之前,“视杯”和其他3D视网膜结构还无法在功能上整合到大脑器官中。

为了实现这一目标,研究团队修改了他们之前开发的将IPSCs转化为神经组织的方案。人脑类器官如若形成“视杯”,最早在30天内出现,并在50天内成长为可见结构。这一时间框架与人类胚胎中视网膜发育的时间框架相似。

研究人员从IPSCs供体中生成了314个大脑类器官,其中72%的类器官形成了“视杯”。这些结构包含不同类型的视网膜细胞,它们形成了对光有反应的电活神经元网络。“视杯”大脑类器官还含有晶状体和角膜组织,并显示出视网膜与大脑区域的连接。

研究人员表示:“在哺乳动物的大脑中,视网膜神经节细胞的神经纤维向外延伸,与它们的大脑目标相连,这在体外系统中从未出现过。”

未来,研究人员计划开发出“视杯”长期保持活力的策略,利用它们来研究导致视网膜疾病的机制。(实记者张佳欣)

标签: 类脑器官 多能干细胞 人体细胞 移植治疗

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