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Cell子刊:向阳飞团队首次构建脊髓三叉神经核团特异大脑类器官

来源:生物世界 2024-09-01 10:37

该研究首次实现了脊髓三叉神经核团(SpV)特异的人类大脑类器官构建,也首次完成了核团相关的脑区间连接体外模型的构建,这为理解人类大脑中SpV的发育、相关神经回路和相关大脑疾病提供了一个新平台。 

上海科技大学向阳飞团队(庞溦、朱金奎为该文共同第一作者)在Cell 子刊Cell Stem Cell 上发表了题为:Generation of human region-specific brain organoids with medullary spinal trigeminal nuclei 的研究论文。

该研究应用人类多能(hPSC)的定向三维分化,开发了一种生成具有延髓脊髓核团(Spinal trigeminal nucleus,SpV)特定特征的人类脑区特异大脑类器官的方法,即人类延髓SpV样类器官(hmSpVO)。还开发了一个类器官系统,通过融合hmSpVO和人类丘脑类器官(hThO),创建了SpV和丘脑之间的三叉丘脑投射,为理解人类大脑中SpV的发育、相关神经回路和相关大脑疾病提供了一个新平台。

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后脑延髓在调控众多基本生命功能中发挥重要作用。然而,针对这一区域的脑类器官模型仍然缺乏,特别是在延髓特定核团的构建方面仍为空白。

位于延髓的脊髓三叉神经核团(Spinal trigeminal nucleus,SpV)是跨越整个脑干的最大的颅神经核,也是三叉神经核的重要组成部分之一。SpV可进一步分为三个亚核:吻侧亚核(Vo)、极间亚核(Vi)和尾侧亚核(Vc),其中Vo和Vi与触觉有关,位于延髓的Vc是负责将头部的痛觉和热觉传递至丘脑的核团,这对于维持身体的正常生理功能至关重要。尽管SpV在感觉处理和调节、神经痛病因甚至病原体引起的病理反应中发挥着关键作用,但目前还没有人类SpV模型。

在这项最新研究中,研究团队应用了人类多能干细胞(hPSC)的定向三维分化,并开发了一种生成具有延髓SpV特定特征的人类区域特异大脑类器官的方法,即人类延髓SpV样类器官(hmSpVO)。

研究团队通过单细胞转录组剖析了hmSpVO发育过程中的细胞谱系特化,并描绘了hmSpVO的结构和功能成熟过程。随后,研究团队通过将hmSpVO与人类丘脑类器官(hThO)融合形成人类融合SpV-丘脑类器官(hSTO),构建了一个类器官模型来重现人类SpV与丘脑之间的三叉丘脑投射。

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总的来说,该研究首次实现了脊髓三叉神经核团(SpV)特异的人类大脑类器官构建,也首次完成了核团相关的脑区间连接体外模型的构建,这为理解人类大脑中SpV的发育、相关神经回路和相关大脑疾病提供了一个新平台。

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