上海
撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
在过去十年中，从无引导的大脑类器官到通过引导分化构建的各种脑域特异大脑类器官，以及整合了多个谱系或大脑区域之间相互作用的更复杂的类器官（类组装体），大脑类器官代表了一种揭开人类大脑生物学的前沿策略。
尽管已经建立了各种脑区特异大脑类器官，但重现核团特异性特征的努力仍处于早期阶段 。向阳飞团队最近构建了具备核团特性的人类腹侧丘脑类器官，以模拟 人类丘脑网状核。明国莉团队则构建了 具有弓状核样特征的人类下丘脑类器官。
在二维（2D）培养中生成大脑核团特异性细胞也是可能的 ， 然而，考虑到大脑中功能性核团的多样性，具有核团特异性特征的脑区特异大脑类器官的可用性仍然有限，并且具有核团特异性的大脑回路尚未用人类细胞进行建模。 重现核团特异性特征的区域特异大脑类器官将有助于更精确和深入地理解人类大脑。
2024年8月27日，上海科技大学向阳飞团队（庞溦、朱金奎为该文共同第一作者）在 Cell 子刊Cell Stem Cell上发表了题为： Generation of human region-specific brain organoids with medullary spinal trigeminal nuclei 的研究论文 。
该研究应用人类多能干细胞（hPSC）的定向三维分化，开发了一种生成具有延髓脊髓三叉神经核团（Spinal trigeminal nucleus，SpV）特定特征的人类脑区特异大脑类器官的方法，即人类延髓SpV样类器官（hmSpVO） 。 还开发了一个类器官系统，通过融合hmSpVO和人类丘脑类器官（hThO），创建了SpV和丘脑之间的三叉丘脑投射，为理解人类大脑中SpV的发育、相关神经回路和相关大脑疾病提供了一个新平台。
后脑延髓在调控众多基本生命功能中发挥重要作用。然而，针对这一区域的脑类器官模型仍然缺乏，特别是在延髓特定核团的构建方面仍为空白。
位于延髓的脊髓三叉神经核团（Spinal trigeminal nucleus，SpV）是跨越整个脑干的最大的颅神经核，也是三叉神经核的重要组成部分之一。 SpV 可进一步分为三个亚核：吻 侧亚核（Vo）、极间亚核（Vi）和尾侧亚核（Vc） ，其中Vo和Vi与触觉有关，位于延髓的Vc是负责将头部的痛觉和热觉传递至丘脑的核团，这对于维持身体的正常生理功能至关重要 。尽管SpV在感觉处理和调节、神经痛病因甚至病原体引起的病理反应中发挥着关键作用，但目前还没有人类SpV模型 。
在这项最新研究中，研究团队应用了人类多能干细胞（hPSC）的定向三维分化，并开发了一种生成具有延髓SpV特定特征的人类区域特异大脑类器官的方法，即人类延髓SpV样类器官（hmSpVO）。
研究团队通过单细胞转录组剖析了hmSpVO发育过程中的细胞谱系特化，并描绘了hmSpVO的结构和功能成熟过程。 随后，研究团队通过将hmSpVO与人类丘脑类器官（hThO）融合形成人类融合SpV-丘脑类器官（hSTO），构建了一个类器官模型来重现人类SpV 与丘脑之间的三 叉丘脑投射 。
总的来说，该研究首次实现了脊髓三叉神经核团（SpV） 特异的人类大脑类器官构建，也首次完成了核团相关的脑区间连接体外模型的构建，这为理解人类大脑中SpV的发育、相关神经回路和相关大脑疾病提供了一个新平台。
论文链接：
https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(24)00290-X
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