《Neuropharmacology》：P2X purinergic receptors are required for correct cortical development in human brain organoids
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三维类器官研究揭示人脑皮质发育中P2X受体的作用：通过hIPSCs来源的类器官，发现P2X1、P2X4、P2X6在Nestin+放射状胶质细胞和DCX+新生神经元中特异性表达，并证实P2X活性抑制导致类器官体积缩小和皮质腔室结构紊乱。
玛丽亚·贝尼托-莱昂（María Benito-León）、朱莉娅·塞拉诺-洛佩兹（Julia Serrano-López）、塞莉亚·约伦特-萨埃斯（Celia Llorente-Sáez）、玛丽娜·阿里巴斯-布拉斯克斯（Marina Arribas-Blázquez）、路易斯·A·奥利沃斯-奥雷（Luis A. Olivos-Oré）、维罗妮卡·普拉瓦塔（Veronica Pravata）、拉克尔·佩雷斯-森（Raquel Pérez-Sen）、埃斯梅里尔达·G·德利卡多（Esmerilda G. Delicado）、米查·德鲁克（Micha Drukker）、安东尼奥·R·阿塔莱霍（Antonio R. Artalejo）、西尔维娅·卡佩洛（Silvia Cappello）、罗莎·戈麦斯-维拉富埃尔特斯（Rosa Gómez-Villafuertes）、费利佩·奥尔特加（Felipe Ortega）
西班牙马德里康普顿斯大学（Universidad Complutense de Madrid, UCM）生物化学与分子生物学系
摘要
人类新皮质代表了进化上的一个重要突破，其形成需要细胞内和细胞外信号的紧密精确协调。在三维培养物中生长出的结构，特别是由人类诱导的多能干细胞（hIPSCs）衍生的脑类器官（cerebral organoids, COs），对于研究调控皮质形成的信号至关重要，这些培养物克服了二维培养的局限性。其中，由细胞外ATP和其他核苷酸驱动的嘌呤能信号传导可能编码了控制中枢神经系统（CNS）发育的关键细胞间通讯。积累在细胞外环境中的ATP可以与细胞上的离子型P2X受体和代谢型P2Y受体相互作用，从而发挥其调节作用。尽管在不同动物模型中对此进行了广泛研究，但人们对这一信号系统在人类皮质中的表达和功能知之甚少。因此，我们在整个脑类器官发育过程中全面分析了P2X受体亚单位的表达情况，证实P2X受体在人类皮质的室管膜结构中具有功能性。具体而言，我们在脑类器官中检测到了P2X1、P2X4和P2X6的表达，发现它们在Nestin+放射状胶质细胞和/或DCX+新生神经元中有不同的分布。值得注意的是，长时间的药物抑制P2X活性会影响脑类器官的发育，导致形成的类器官体积变小，皮质室管膜结构更少且组织更不完整。总体而言，我们的发现表明嘌呤能信号传导在人类大脑皮质的形成过程中起着重要作用。
部分内容摘录
引言
人类大脑皮层的发育是一个复杂而动态的过程，由一系列精确协调的遗传、环境和生化因素驱动。皮质神经细胞的生成依赖于一系列时空协调的事件，这些事件控制着细胞增殖、细胞命运决定、迁移、成熟、突触形成以及最终的凋亡，从而塑造和优化已建立的神经回路。
人类前脑类器官形成过程中P2X离子型受体的表达
为了全面了解不同P2X家族成员在脑类器官形成过程中的表达情况，我们首先进行了RT-qPCR实验，分析了神经组织生成过程中这些受体的转录本及其表达的变化。为此，我们从脑类器官形成的关键阶段分离出了mRNA（Lancaster & Knoblich, 2014a），并通过GAPDH（甘油醛-3-磷酸脱氢酶）作为内参对PCR数据进行了标准化处理。
讨论
本研究表明，在人类前脑类器官的形成过程中，嘌呤能P2X受体在整个过程中均得到表达。鉴于目前关于这一重要神经递质系统在人类皮质胚胎发育期间信息匮乏（大多数研究集中在斑马鱼、小鼠或大鼠等动物模型上，Bestman等人，2015年；Guo等人，2013年），这一发现尤为重要。获得的数据表明，嘌呤能P2X受体从早期阶段就存在。
抗体和化学试剂
本研究中使用的抗体包括：P2RX1（APR-001）、P2RX2（APR-003）、P2RX3（APR-016）、P2RX4（APR-002）、P2X6（APR-013）、P2RX7（APR-004）以及P2RX7阻断肽（BLP-PR004），均来自Alomone Labs；GAPDH（G9545）和Nestin（MAB5326），均来自Sigma-Aldrich；SOX2（AB5603）和doublecortin（DCX，AB2253），均来自Millipore；Tbr2（ab23345）来自Abcam；Ki67（RM-9106-S）来自Fisher Scientific。二抗则结合了辣根过氧化物酶（P0448）进行标记。作者贡献声明
维罗妮卡·普拉瓦塔（Veronica Pravata）：数据分析与整理。路易斯·A·奥利沃斯-奥雷（Luis A. Olivos-Oré）：初稿撰写、方法论设计、数据分析与整理。玛丽娜·阿里巴斯-布拉斯克斯（Marina Arribas-Blázquez）：初稿撰写、方法论设计、数据分析与整理。塞莉亚·约伦特-萨埃斯（Celia Llorente-Sáez）：方法论设计、数据分析与整理。拉克尔·佩雷斯-森（Raquel Pérez-Sen）：初稿撰写、结果验证、方法论设计、数据分析与整理。米查·德鲁克（Micha Drukker）：数据可视化、结果验证、资源获取与方法论支持。埃斯梅里尔达·G·德利卡多（Esmerilda G. Delicado）：利益冲突声明
作者声明没有需要披露的竞争利益。
致谢
本项工作得到了西班牙科学、创新与大学部（Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, MICIU, PID2022-138073OB-I00）、西班牙离子通道卓越网络计划（Red de Excelencia Consolider-Ingenio, BFU2015-70067REDC）以及拉蒙·阿雷塞斯基金会（Fundación Ramón Areces, PR2018/16-02）的资助。此外，本文所述工作还得到了COST项目CA21130“P2X受体作为治疗机会（PRESTO）”的支持。MB-L还获得了马德里自治区的“青年保障基金”（Fondo de Garantía Juvenil, Comunidad de Madrid, CAM PEJD-2016/BMD-2572）的资助。
