2024年2月16日
本文介绍了一种将处于不同成熟阶段的人脑类器官移植到鸡胚尿囊膜(CAM)上的实验方案。人脑类器官采用非定向标准化方案进行培养。
我旨在解决的关键问题涉及在正常发育以及各种病理状态下人类大脑形成的相关机制与过程。这包括研究影响大脑发育的因素,例如遗传、环境和表观遗传因素。获得在结构上接近成年人大脑的脑类器官仍具有挑战性,特别是实现血管化、血脑屏障功能、小胶质细胞的存在以及细胞类型的多样性。
克服这一难题对于开发出更接近生理状态的脑类器官模型至关重要,此类模型能够高效模拟成人人类大脑,从而增强临床应用价值。通过我们的研究,我们提供了将人类脑类器官移植到绒毛尿囊膜中的最佳条件,以确保小胶质细胞的良好发育。这一临床改进对于未来在该领域构建类脑类器官的合成血管化环境的努力具有核心意义。
与其它技术相比,本方案的优势在于其高效性和成本效益。我们利用农场鸡的受精卵进行具有活性的类器官移植,已获得了较高的成功率。未来,本实验室将致力于开展与类器官相关的新生血管功能评估研究。
探索该血管化模型在静脉注射纳米药物中的潜在应用。此外,我们旨在评估这些纳米药物在人类中枢神经系统中的分布情况。首先,利用H9胚胎干细胞衍生脑类器官,并获取新受精的鸡卵。
第一天,用70%乙醇清洁蛋壳表面并使其干燥。在蛋的上方贴上外科纸胶带。使用灯照射,确定蛋尖上方最薄的蛋壳区域。
然后用无菌针头轻轻刺破蛋壳,以创建气室孔,注意不要损伤鸡胚的绒毛尿囊膜(CAM)。为保护胚胎免受外界环境影响,用新的敷料覆盖气室孔,并将鸡蛋置于38摄氏度条件下孵育。在第7天,移除敷料并用70%乙醇擦拭蛋壳表面。
然后放置一个新的、更大的敷料覆盖在延伸区域。轻轻刺破蛋壳,将孔扩大成一个直径为两厘米的嫁接窗。使用镊子移除蛋壳窗的边缘,并撕去敷料以清除残留的灰尘和蛋壳碎片。
使用无菌宽口枪头,用 50 µL PBS 收集类器官,并小心将其转移至远离胚胎位置的绒毛尿囊膜上。在类器官周围加入 7 µL Matrigel 液滴。用 Parafilm 封闭窗口,并使用胶带将其固定在蛋壳上。
将移植样本孵育以进行CAM分化。五天后,移除粘性绷带。使用剪刀和精细镊子扩大窗口,以便于样品收获。
用 4% 多聚甲醛固定 2 分钟,收集含有类器官的 1.5 平方厘米 CAM 组织区域。为确认移植成功,对含有类器官的 CAM 组织进行 20 µm 厚切片的苏木精-伊红染色。移植物组织的苏木精-伊红染色结果显示,类器官在 CAM 血管旁持续成熟,且未见血管浸润迹象。
本研究提出了一种将不同成熟阶段的人脑类器官移植到鸡胚尿囊绒毛膜(CAM)的实验方案。该研究重点在于提高脑类器官模型在临床应用中的生理相关性。
利用人脑类器官移植到鸡胚尿囊膜(CAM)中构建神经血管微环境模型,填补了临床前系统中模拟人类大脑发育和血管化过程的关键空白。该方法可在经济高效、可扩展且具有生理相关性的环境中,研究细胞成熟、细胞结构变化以及小胶质细胞发育。该技术可支持神经发育和神经血管研究项目在早期阶段进行靶点验证和机制性风险评估。
该移植方案通过在具有血管化且免疫允许的系统中实现假设验证,架起了早期发现与临床前验证之间的桥梁。