Cell Stem Cell：郭峰团队开发新型类器官技术平台，解决坏死、缺氧等问题

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

类器官（Organiod），是从干细胞衍生出的三维器官样组织培养物，在发育生物学、药物发现和再生医学领域展现出巨大的潜力。然而，当前类器官的功能和表型，尤其是神经类器官，仍受到氧气、营养物质、代谢物、信号分子和药物扩散不足的限制。

2025 年 3 月 17 日，印第安纳大学伯明顿分校郭峰团队（蔡虹威为第一作者）在 Cell 子刊Cell Stem Cell上发表了题为：Vascular network-inspired diffusible scaffolds for engineering functional midbrain organoids 的研究论文【1】。

该研究开发了一种受血管网络启发的可扩散支架，用于构建功能性中脑类器官，能够在常规培养板中减少类器官的坏死、缺氧等问题，还增强了类器官的生理相关功能和药理学反应。

郭峰，2007年本科毕业于武汉大学物理系，2015年博士毕业于宾夕法尼亚州立大学，获得工程科学与力学博士学位，此后在斯坦福大学接受博士后训练。现为印第安纳大学伯明顿分校智能系统工程系研究员。研究方向集中在基于微流控、声学和人工智能的智能生物医学设备、传感器和系统的开发，以及用于大脑疾病和癌症的转化应用。

在这项最新研究中，研究团队提出了一种受血管网络启发的可扩散（vascular network-inspired diffusible，VID）支架，以模拟生理扩散物理特性，用于生成功能性类器官，并表征其药物反应。

具体而言，通过 3D 打印的网状管状通道网络构成的 VID 支架，在常用的培养板中成功培育出了人类中脑类器官（human midbrain organoid），而且几乎没有坏死和缺氧现象。

与传统类器官相比，该研究构建的类器官发育出更具生理相关性的特征和功能，包括中脑特异性身份、氧代谢、神经元成熟以及网络活动。此外，与存在显著扩散限制的传统类器官相比，这些经过工程改造的类器官还能更好地重现药理学反应，例如对药物暴露后的神经活动变化。

该研究的亮点：

• 3D 打印支架模拟血管网络的生理扩散物理特性；

• 工程化 3D 类器官培养物，减少坏死、缺氧和细胞应激；

• 增强了类器官的生理相关功能和药理学反应。

总的来说，该平台可能为类器官的开发和治疗创新提供新见解。

2023年12月12日，印第安纳大学伯明顿分校郭峰团队（蔡虹威为第一作者）在Nature子刊Nature Electronics上发表了题为：Brain organoid reservoir computing for artificial intelligence 的研究论文 【2】。

该研究开发了一种由电子硬件和大脑类器官（Brain organoid）组成的混合神经形态计算系统，可以执行如语音识别和非线性方程预测等人工智能（AI）任务。这一研究凸显出一种可能的方法，或可克服现有计算硬件的一些限制。

用于AI计算的无监督学习的大脑意识

论文链接：

1. https://www.cell.com/cell-stem-cell/abstract/S1934-5909(25)00049-9

2. https://www.nature.com/articles/s41928-023-01069-w