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来自人类多能干细胞的脑类器官的模式化
摘要 源自人类多能干细胞的脑类器官这一新兴技术为研究人脑发育及相关疾病提供了前所未有的机会。人们已开发出各种脑类器官方案，这些方案可以重现发育中人脑的细胞类型多样性、细胞结构组织、发育过程、功能和病理的一些关键特征。在这篇综述中，我们重点介绍人类干细胞衍生的脑类器官的模式化。我们首先概述了生成脑类器官的一般程序。然后，我们重点介绍了一些最近开发的脑类器官方案和化学线索，这些方案和线索涉及模拟特定人脑区域、亚区域和多个区域共同发育。我们还讨论了人脑类器官技术的局限性和未来潜在的改进。
器官作为基本发现和翻译的工具...
复杂的三维体外器官模型或器官提供了一种独特的生物学工具，其优势比二维细胞培养系统具有明显的优势，这可能过于简单，动物模型可能太复杂，可能无法概括人类的生理学和病理学。在驱动干细胞分化为不同的器官类型方面取得了重大进展，尽管仍然存在一些挑战。例如，许多类器官模型都具有高的异质性，并且很难完全融合体内组织和器官发育的复杂性，以忠实地再现人类生物学。成功解决此类局限性将增加器官的生存力作为药物开发和临床前测试的模型。在2022年4月3日至6日，在Keystone研讨会上召集了“器官开发和生物学专家”，“器官作为基本发现和翻译的工具”，讨论了这种相对较新的模型系统对人类发展和疾病的最新进步和见解。
研究周2024
背景：二维体外细胞培养和动物模型具有限制性，可以解决与人类健康和疾病有关的问题。在三维器官培养中的进步提供了可靠的技术，可以弥合一侧2D单层细胞培养物与另一侧动物模型或人类受试者之间的差距。类器官是体外微型化器官的模型系统，它们概括了与体内相似的ɵSsue特征的复杂组织和函数。重要的是，与原代或永生细胞的培养物相反，类器官是三维的构造，可以在体外自我更新，从而允许膨胀能力，差异和损害修复。类器官技术已经对研究intesintesɵStemnetem aacɵvies，用于建模intesɵnalɵSsue发育和疾病以及个性化医学，药物筛查和重生体外治疗。我们已经开始在含有表皮生长因子/ r-spondin 1/ noggin的器官培养基中使用Matrigelò从小鼠intesɵne建立一个intesɵnal的器官培养系统，并模仿intesɵnal上皮。在这种情况下，我们有兴趣建立intesɵnal类器官，这些器官将用于探索在暴露于阿片类药物，环境毒素或特异性微生物之后，将用于探索intesɵnalCrypt干细胞增殖和差异标记。
构建功能性类器官用于研究的挑战
摘要 类器官因其能够模拟体内组织结构和功能而成为研究人类发育、疾病建模和药物发现的变革性工具。然而，尽管它们前景光明，但在设计具有精确功能和可重复性的类器官方面仍然存在重大挑战。本综述讨论了当前类器官系统的局限性，包括它们无法完全复制天然组织环境以及结果的多变性。评估了关键的工程方法，例如基于生物材料的支架、细胞源优化和分化方案，以了解它们在增强类器官成熟和功能方面的作用。此外，还强调了功能表征及其标准化的重要性，以确保基于类器官的模型的生理相关性。本文最后探讨了类器官在疾病建模、个性化医疗和再生疗法中的多种应用，强调需要多学科合作来应对剩余的挑战并充分发挥类器官技术在生物医学研究中的潜力。 关键词 : 类器官、3D 组织模型、生物材料、支架、功能表征、细胞分化。
原始人类类器官模型：当前进展和关键里程碑
在过去的 10 年中，世界在类器官领域取得了巨大的进步。人类类器官在研究器官发育、体内平衡和体外模拟疾病方面显示出巨大的潜力。类器官技术已得到广泛且日益广泛的应用，以从原代和重编程的干细胞/祖细胞开始，生成针对特定患者的体外 3D 培养物。这进而促进了创新疾病模型和新型再生疗法的发展。人类原代或成体干细胞/祖细胞衍生的类器官可以从健康和病理原代组织样本中获得，年龄跨度从胎儿到成人。所得 3D 培养物可维持数月甚至数年，同时保留和类似于其原始组织的特性。随着这项技术潜力的不断扩大，新的方法正在出现，以进一步改善类器官在生物学和医学中的应用。本综述讨论了迄今为止使用原代类器官培养系统在体外模拟的主要器官和组织。此外，我们还讨论了原始人类类器官在发育生物学、疾病建模、药物测试和再生医学领域的优势、局限性和未来前景。
人类多能干细胞中脊髓器官中功能细胞类型的产生
无法治愈运动神经元（MN）疾病，例如肌萎缩性侧索硬化和脊柱肌肉萎缩。访问可靠的人类MN模型将是无价的，可以帮助发现疾病机制。晚期培养模型（例如脊髓器官）（SCO）包含各种组织特异性细胞类型，包括MN，神经胶质细胞和中间神经元，从而提高了其生理相关性。在这里，我们描述了STEMDIFF™脊髓器官分化套件，该套件从高效率上产生人类多能干细胞（HPSC）的SCO。我们的数据表明，STEMDIFF™脊髓器官分化套件可以产生来自多个HPSC系的MN，中间神经元和神经胶质细胞的SCO。与背侧前脑器官相比，这些HPSC衍生的SCO在明显更高的水平上表达了MN标记。此外，SCO在维持培养物中在4周内显示出自发的电生理结构，并在Brainphys™基于Brainphys™的培养基中成熟时显示出更多的爆发。综上所述，STEMDIFF™脊髓器官分化套件提供了一种强大的工具，可以生成功能性HPSC衍生的SCO，用于人类MN疾病的体外研究。
了解有关神经炎症研究的更多信息
，我们将使用Axion Maestro Edge Microectrode阵列（MEA）系统（Axion Biosystems，Atlanta，GA）刺激与内皮细胞，肥大细胞和小胶质细胞共同培养的HIPSC衍生神经元后的神经元健康（图。2）与试验键微流体系统（Netri，Lyon，France）结合起来，以创建人体类芯片模型。使用这种人体器官系统，我们将研究触发器的单个或组合的效果，以刺激由RNA-SEQ和酶联免疫吸附测定（ELISA）分析的神经毒性分子的释放（ELISA），该分子（ELISA）专注于炎症，神经元连通性和血管分布（图。2）。由IPSC组成的人类器官已用于研究某些神经系统疾病，也可以用于筛查潜在治疗。
Hiwi 职位/Mayer 实验室硕士论文项目
迈耶实验室的 Hiwi 职位/硕士论文项目 马克斯普朗克生物智能研究所的 Christian Mayer 博士领导的神经基因组学小组正在寻找一名积极上进、独立的学生，该学生具有哺乳动物细胞培养经验，并对神经发育、分子生物学、单细胞基因组学、表观遗传学、生物信息学和脑类器官培养方法感兴趣。成功的申请人将协助进行一项基因扰动研究，研究人类脑类器官中 GABA 能神经元命运的获得。开始日期最早可能是 2025 年 2 月。优先考虑能够投入一年或更长时间的候选人。感兴趣的申请人应将以下文件以 PDF 格式发送至 christian.mayer@bi.mpg.de，主题为“[类器官申请] “：