Cell Stem Cell：首次构建出可产生褪黑素的人类松果体类器官

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

松果体（pineal gland）是大脑中的一个小型内分泌腺体，因其形状类似于松果而得名。尽管它体积很小（大约只有米粒大小），但它扮演着非常重要的角色。其最核心的功能是通过分泌褪黑素（melatonin）来调控调控人体的睡眠-觉醒周期。在白天或光线充足时，松果体活动被抑制，褪黑素分泌减少，使人保持清醒和活跃；到了夜晚或黑暗环境中，松果体变得活跃，开始大量分泌褪黑素，促使人体产生困意，准备入睡。

然而，由于松果体难以获取，这严重限制了对其进行研究。

近日，耶鲁大学In-Hyun Park团队在 Cell 子刊Cell Stem Cell上发表了题为：Generation of human pineal gland organoids with melatonin production for disease modeling 的研究论文。

该研究首次构建了能够产生褪黑素的人类松果体类器官（hPGO），成功模拟了松果体的发育与功能，并揭示了其可用于疾病建模和细胞治疗的潜力。

在这项最新研究中，为了突破松果体来源的限制，研究团队利用多能干细胞（PSC）开发出人类松果体类器官（hPGO），成功模拟了松果体的发育与功能。

单细胞 RNA 测序显示，hPGO 包含成熟及发育中的松果体细胞亚群，其转录组特征与体内松果体高度相似。该类器官还可分泌褪黑素，表达肾上腺素能受体，并对去甲肾上腺素产生应答，重现生理调控机制。

天使综合征（Angelman Syndrome），是一种复杂且罕见的遗传性神经发育障碍，它主要影响神经系统，患者表现出严重的发育迟缓，运动或平衡障碍，频繁大笑和微笑并伴有拍手等兴奋动作，以及睡眠-觉醒周期紊乱，睡眠少且易惊醒。

为模拟疾病相关功能障碍，研究团队利用天使综合征患者来源的 iPSC 构建了 hPGO，发现其松果体细胞分化紊乱且褪黑素合成显著减少，反映了天使综合征相关发育病理特征。此外，移植 hPGO 可使切除松果体的小鼠恢复循环系统中的褪黑素水平，证明了其用于细胞治疗的潜力。

该研究的核心发现：

• hPGO 模型能够模拟人类松果体发育并产生褪黑素；

• hPGO 对调控褪黑素合成的去甲肾上腺素信号作出反应；

• 移植的 hPGO 可恢复体内系统性褪黑素水平；

• 天使综合征患者的 hPGO 显示出松果体细胞受损且褪黑素减少。

总的来说，该研究开发了人类松果体类器官（hPGO），为探索松果体发育、昼夜节律调控及其在神经发育和睡眠障碍中的作用提供了一个稳健平台。

论文链接：

https://www.cell.com/cell-stem-cell/abstract/S1934-5909(25)00438-2