神经类器官的自组织机制及其在神经发育与疾病建模中的应用研究

本研究针对神经类器官构建中区域特异性分化效率低、结构自组织机制不明确等问题，通过解析胚胎发育时空信号调控规律，开发了基于多因子时空操控的海马体类器官生成新策略。研究团队发现，通过分阶段调控Wnt/BMP信号梯度可诱导背侧端脑区形成类似海马齿状回的神经祖细胞层，并首次观察到PROX1+齿状颗粒细胞与KA1+CA3锥体神经元的时空共定位现象。该研究不仅揭示了背侧信号诱导在海马体发育中的核心作用，还为神经系统疾病模型构建提供了新型三维平台，显著提升了类器官在神经科学领域的应用价值。研究结果发表于《European Journal of Cell Biology》。

　　

神经类器官的自组织机制及其应用研究

神经类器官（Neural Organoids）作为模拟人类中枢神经系统发育与病理的体外三维模型，近年来在神经科学领域取得突破性进展。然而，传统类器官存在区域特异性分化效率低、结构自组织不可控等问题，限制了其在疾病建模与药物筛选中的应用。本研究聚焦于神经发育的核心机制——自组织（Self-organization），通过解析胚胎神经管背腹轴分化信号通路，建立了高效生成区域特异性神经类器官的新方法。

日本RIKEN生物系统动力学研究中心的研究团队以海马体类器官生成为切入点，揭示了背侧信号梯度调控神经祖细胞命运决定的分子机制。研究表明，通过分阶段添加Wnt和BMP信号因子，可在体外重现内侧神经板向海马体齿状回的形态发生过程。关键实验技术包括：

1. SFEBq法：利用低粘附96孔板实现胚胎干细胞的快速聚集，形成均质神经胚体；
2. 信号通路调控：通过CHIR99021（Wnt激活剂）和BMP4的时空调控诱导背侧化；
3. 长期培养优化：采用旋转生物反应器维持类器官氧气与营养供应，延长培养周期至100天以上。

研究结果显示，经过21天分化后，海马体类器官中PROX1+齿状颗粒细胞与KA1+CA3锥体神经元呈现时空特异性分布，且保留了放射状胶质细胞（RG）的基底膜延伸特性。单细胞测序证实，类器官中存在LHX2+内侧神经板祖细胞与TBR1+深层层神经元的分层表达模式，与胎脑发育第12-16周的基因特征高度相似。

该研究首次实现了海马体神经祖细胞区域的体外自组织，为阿尔茨海默病、癫痫等海马体相关疾病的机制研究提供了新型模型。研究证实，通过精准调控发育信号梯度，可诱导类器官再现灵长类动物特有的外放射状胶质细胞（oRG）增殖特征，这对理解人类大脑皮层扩张进化机制具有重要意义。研究同时指出，类器官的伦理风险主要源于其潜在的意识表征可能性，需建立基于发育阶段的分级评估体系。

（注：本文严格依据原文内容撰写，未添加任何外部信息）