3 名患者与家族对照建立脑类器官

中国与韩国团队在 CNS Neuroscience & Therapeutics 研究自闭症谱系障碍(ASD)患者细胞的神经分化。6 条诱导多能干细胞(iPSC)系来自 3 名患者和 3 名家族健康对照;研究重点分析第 1 对患者/对照,另两对用于观察表型是否重现。

每个胚样体从 9,000 个细胞起始,经神经诱导和腹侧化条件培养,形成脑类器官并可持续至 100 天。第 15 天的患者类器官中,脑室样区结构较大、增殖标志较高,早期神经元分化相对较少;其他患者模型也有不同程度的相似变化。

早期结构改善没有延续到后期 GABA 能分化

团队在第 7、9、11 天加入 4 种分化相关小分子,并在第 15 天评价结构和细胞标志。其中 DAPT 与环磷酸腺苷(cAMP)对早期结构的改善较明显;后续构建采用 DAPT,以减少早期增殖差异。

到第 45 天,患者模型的 γ-氨基丁酸(GABA)阳性神经元仍减少,DAPT 没有恢复这一分化缺陷。TBR1、TBR2 所标记细胞的数量比较未见显著差异,提示早期结构与不同神经细胞标志需要分开评价。未用 DAPT 的患者模型也出现 GABA 阳性细胞减少,但各患者程度不同。

本文的后期指标是细胞标志及数量。GABA 阳性细胞变化描述分化组成,对神经网络抑制功能的影响仍需要功能测量。

第 35–45 天的药物测试关注 GABA 阳性细胞

研究在后期另测试 6 种药物或生物活性物质,持续处理 10 天。胰岛素样生长因子 1(IGF1)为 20 ng/mL,加巴喷丁为 100 μM;其他条件包括加奈索酮、氨己烯酸、盐酸噻加宾和瑞替加滨。

这些条件下,GABA 阳性神经元增加,IGF1 和加巴喷丁反应较明显。IGF1 组还显示谷氨酸能相关 vGlut1 标志减少,作者认为细胞组成向较平衡的方向变化;MAP2 神经元标志的总计数没有显著改变。

原 Figure 6 显示 GABA、vGlut1、细胞核及合并荧光图,下方比较患者类器官在 IGF1、加巴喷丁等处理下 GABA 阳性细胞占总细胞的比例。

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第 1 对患者与家族对照类器官的细胞标志成像,以及 6 种处理条件下 GABA 阳性细胞比例。(Sai Hali 等 / CNS Neuroscience & Therapeutics, 2025, Figure 6;CC BY 4.0)

患者差异决定模型结果的解释范围

作者讨论了 ASD 类器官研究中不同方向的 GABA 能表型,认为遗传背景、培养过程及患者差异都需要考虑。此次模型主要对应早期发育阶段,观察到的分化缺陷与药物反应还需在更多患者及标准化培养条件下检验。

来源与延伸阅读

  1. Differentiation Defect Into GABAergic Neurons in Cerebral Organoids From Autism Patients. CNS Neuroscience & Therapeutics (2025). ↗