编者按近年来，小脑（cerebellum, CB）研究逐渐引起了广泛关注。已有研究揭示，小脑在协调整个机体运动、维持平衡方面发挥着重要作用，同时对语言、空间处理、工作记忆及情感处理等多种认知功能也有显著影响。然而，常见的转移性儿童脑肿瘤如髓母细胞瘤以及一些小脑疾病（包括自闭症和小脑共济失调）与小脑皮层主要输出神经元——浦肯野细胞（Purkinje cell）的退化密切相关。此类疾病通常在小鼠模型中进行研究，但小鼠模型无法完全复现人类疾病的表型。基于此，开发一种全人源的细胞培养系统，能够产生功能性浦肯野细胞显得尤为重要。本文将分享美国南加州大学Keck医学院Giorgia Quadrato团队在《Cell Stem Cell》上发表的一项研究——《HumancerebellarorganoidswithfunctionalPurkinjecells》。该研究构建出一种人类小脑类器官（hCerO），使得包含浦肯野细胞在内的功能性小脑细胞可在体外的人源三维环境中长期健康存活和成熟。这一研究在阐明小脑发育调控网络和疾病的细胞特异性机制等方面具有重要意义。

01、研究背景近年来，小脑在认知功能的作用受到了越来越多的关注，包括语言、空间处理、工作记忆、执行功能和情感处理等。在所有哺乳动物中，小脑最初来源于中脑-后脑边界的翼板（背侧）菱形板1（r1）区域。r1由两个不同的祖细胞区组成，包括PTF1A+/KIRREL2+心室区（VZ）和ATOH1+菱形唇（RL）。VZ产生GABA能神经元，包括浦肯野细胞、分子层中间神经元（MLIs）以及小脑深部核（抑制性小脑核[iCNs]）。而RL则产生谷氨酸能神经元，包括颗粒细胞（GCs）、单极刷状细胞（UBCs）以及大的小脑深部投射神经元（兴奋性小脑核[eCNs]）。尽管小脑发育的早期阶段在物种间具有保守性，但与非人类哺乳动物相比，人类小脑有一些特有的特征，如神经元亚型比率变化和小脑小叶复杂性增加。此外，菱唇（Rhombic lip）的特有神经祖细胞与多种小脑疾病的发生有关，包括Dandy-Walker畸形以及最常见的转移性儿童脑肿瘤髓母细胞瘤。一些小脑疾病，如自闭症和小脑共济失调，则与浦肯野细胞的退化息息相关。尽管现有研究主要基于小鼠模型，但这些动物模型无法完全复现人类疾病的表型。因此，开发全人源的细胞培养系统，以产生功能性浦肯野细胞势在必行。在这一研究中，研究团队成功构建了一种人类小脑类器官（hCerO），该类器官能够发育出复杂的胎儿小脑细胞多样性，包括此前未在体外生成的人类特有菱唇（Rhombic lip）祖细胞群。

02、研究成果研究者为建立一个稳定的小脑体外模型，采用了基于调节体内峡部（小脑的发源地）发展所需信号分子的类器官方法。为了促进神经外胚层向小脑命运的分化，研究人员同时应用双SMAD抑制剂和WNT通路激活剂处理细胞聚集体。经过精心培育，形成的hCerO表现出与人类小脑高度相似的细胞特征，且包含浦肯野细胞的经典标记物。此外，研究者发现，hCerO在长期培养中展现出成熟的神经网络活动，浦肯野细胞显示出与体内相似的电生理特性，为理解小脑发育和相关疾病的荣誉提供了重要基础。

03、编者点评综上所述，研究团队成功构建了人类小脑类器官（hCerO），展现出复杂的细胞多样性和独特的层状组织结构。hCerO在长期培养中不仅保证了浦肯野细胞的存活和成熟，还展现出了功能性神经元的转录组学和电生理特征。这项研究为进一步探索小脑相关疾病的治疗以及相关生物技术的发展提供了新的契机。作为健康美丽产业领先者，【ag尊龙凯时】不断致力于搭建多维生物技术服务体系，为广大用户提供卓越的CRO服务和科研支持。欢迎有需求的读者咨询！