高分綜述：探討含小膠質細胞腦類器官（MC-HBOs）模型的構建及未來

高分綜述：探討含小膠質細胞腦類器官（MC-HBOs）模型的構建及未來前言小膠質細胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的免疫細胞，是大腦中的“隱形衛(wèi)士”。早期人腦類器官研究雖已取得不少成果，但始終存在一個遺憾：缺乏小膠質細胞。沒有小膠質細胞的參與，腦類器官無法精準模擬真實大腦，難以觸及大腦發(fā)育、神經(jīng)疾病的核心機制。MC-HBOs培養(yǎng)初相識

2024年12月，NeuralRegenerationResearch在線發(fā)表了題為“Generation,interrogation,andfutureapplicationsofmicroglia-containingbrainorganoids”的綜述文章，對含小膠質細胞腦類器官的相關研究進展進行概述，包括培養(yǎng)方法、特點、應用及未來研究方向等。腦類器官與傳統(tǒng)動物模型相比，具有更多獨特優(yōu)勢，如腦類器官能夠模擬腦室下區(qū)的內層和外層，而這是小鼠所不具備的細分結構。多能干細胞（iPSC）衍生的腦類器官正在引起科研人員的關注，并嘗試建立標準的培養(yǎng)方案。經(jīng)典腦類器官存在局限性，如缺乏血管化、難以模擬大腦發(fā)育后期階段和衰老大腦、缺乏免疫細胞，因此人們在不斷改進腦類器官培養(yǎng)技術。為了更精準地模擬體內神經(jīng)系統(tǒng)，并開展神經(jīng)炎癥和潛在免疫調節(jié)研究，需要一種高度專業(yè)化的腦類器官亞型。使腦類器官具備免疫能力的關鍵是包含相關的免疫細胞類型。為此科研人員開發(fā)了含有小膠質細胞的腦類器官MC-HBOs模型。目前，MC-HBOs構建有共培養(yǎng)、添加、自發(fā)育三種策略。MC-HBOs模型構建策略（源自文獻：doi:10.4103/NRR.NRR-D-24-00921）MC-HBOs構建之細胞因子南華大學的蒙慶團教授團隊在精神疾病領域頂尖期刊MolecularPsychiatry發(fā)表了題為“Microglia-containinghumanbrainorganoidsforthestudyofbraindevelopmentandpathology”的綜述論文，對MC-HBOs構建策略進行了詳細描述。在細胞培養(yǎng)體系中巧妙的加入細胞因子，能夠精準調控多能干細胞的分化，重現(xiàn)腦發(fā)育的關鍵階段。iPSC具有分化成身體各種細胞的潛能，但需要一把“鑰匙”開啟。成纖維細胞因子FGF2能夠激活細胞內的一系列信號通路，促使iPSC表達神經(jīng)干細胞的特異性標志物。向iPSC培養(yǎng)體系中添加適量FGF2，能夠顯著提高神經(jīng)干細胞的生成效率。表皮生長因子EGF不僅促進神經(jīng)干細胞增殖，還增強其自我更新，確保有足夠數(shù)量的神經(jīng)干細胞用于后續(xù)腦類器官的構建。在EGF培養(yǎng)體系中，短短幾天就能實現(xiàn)神經(jīng)干細胞翻倍增長，為腦類器官發(fā)育奠定基礎。隨著腦類器官的不斷發(fā)育，細胞因子持續(xù)調控神經(jīng)元、神經(jīng)膠質細胞的增殖、遷移，構建出復雜、真實的神經(jīng)網(wǎng)絡。腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子BDNF為神經(jīng)元提供生長所需的營養(yǎng)物質，促進軸突和樹突生長，形成密集的神經(jīng)網(wǎng)絡。膠質細胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子GDNF側重于調節(jié)神經(jīng)膠質細胞的功能，使其均勻分布在神經(jīng)元周圍，為神經(jīng)元提供保護和支持。小膠質細胞祖細胞（MPCs）與神經(jīng)前體細胞（NPCs）共培養(yǎng)構建MC-HBOs模型的培養(yǎng)體系（源自文獻：doi:10.1038/s41380-022-01892-1）MC-HBOs細胞因子組合在腦類器官培養(yǎng)的不同階段，細胞的需求和狀態(tài)不同，需要根據(jù)類器官的發(fā)育階段調整細胞因子的組合。早期可重點添加EGF、FGF2等促進神經(jīng)干細胞增殖和分化的因子，同時添加適量的CSF1、IL-34等促進小膠質細胞分化的因子。后期可逐漸減少促增殖的細胞因子，增加BDNF、NGF等促進神經(jīng)元和小膠質細胞功能成熟的因子，以及IL-10、IL-4等維持免疫平衡的因子。小膠質細胞的功能和活性是MC-HBOs構建成功的關鍵，需要優(yōu)化細胞因子組合和序貫使用。IFN-γ激活小膠質細胞向M1型極化，增強免疫防御功能。IL-10抑制小膠質細胞的過度活化和炎癥反應。精細調節(jié)IFN-γ和IL-10的比例和作用時間能夠獲得滿足不同研究目的和狀態(tài)的腦類器官，如模擬神經(jīng)炎癥的類器官中可先添加IFN-γ后添加IL-10，實現(xiàn)誘導小膠質細胞活化后控制炎癥反應的目的。IL-1β誘導小膠質細胞活化和增殖，但有神經(jīng)毒性，在使用時可以添加BDNF、NGF等保護神經(jīng)的細胞因子。?義翹神州類器官研究相關細胞因子義翹神州開發(fā)了一系列重組細胞因子，具有高活性、低內毒素、高批間一致性、高純度等優(yōu)勢，以實現(xiàn)類器官增殖和分化，確保獲得重復性好的實驗結果。產(chǎn)品已經(jīng)過多個客戶的類器官平臺驗證，充分獲得市場的認可！免責聲明：義翹神州內容團隊僅是分享和解讀公開的研究論文及其發(fā)現(xiàn)，專注于介紹全球生物醫(yī)藥研究新進展。本文僅作信息交流用，文中觀點不代表義翹神州立場。隨著對疾病機制研究的深入，新的實驗結果或結論可能會修改或推翻文中的描述，還請大家理解。本文不屬于治療方案推薦，如需獲得治療方案指導，請前往正規(guī)醫(yī)院就診。本司產(chǎn)品目前僅可用于科學研究，不可用于臨床治療?！緟⒖嘉墨I】

Zhang,W,etal.Microglia-containinghumanbrainorganoidsforthestudyofbraindevelopmentandpathology.MolPsychiatry,2023:/10.1038/s41380-022-01892-12.

JuliaDiStefano,etal.Generation,interrogation,