三维脑模型需要围绕具体毒性终点选择
2022 年，约翰斯·霍普金斯大学（Johns Hopkins University）动物替代试验中心（Center for Alternatives to Animal Testing）的 Helena T. Hogberg 与 Lena Smirnova 发表综述，讨论三维脑培养怎样用于药物和其他化学物的发育神经毒性评价。文章围绕模型所包含的发育过程、结果重复性、三维组织检测和人体相关性展开。
作者把脑微生理系统视为一组复杂程度不同的模型，包括球状体、类器官以及与微流体或芯片结合的系统。三维组织可以呈现细胞之间的空间联系，某些模型还包含区域层次、活跃突触或髓鞘。但不同系统保留的结构和功能各不相同，需要与所问毒性问题匹配。
诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）为人源脑模型提供细胞来源，也带来供者背景和成熟程度的差异。作者关注的是如何让模型足够复杂，以包含需要观察的发育过程，同时保持可重复和可用于筛查的特征。
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供者、克隆与培养变化都要进入重复性判断
同一研究条件下，不同供者的细胞系，甚至同一供者的不同克隆，也可能出现差异。对患者来源模型，研究者因此需要判断观察到的变化来自疾病背景，还是来自细胞建立与维持过程。只有保留这些来源信息，跨模型比较才有清楚的基础。
三维自组织进一步增加了差异。细胞会迁移并形成相互作用，各模型最终的组织排列未必相同。综述认为，改善培养一致性有助于提高可比性，但即使只是调整既有条件，也可能引入新的变量，需要重新检查标准化与质量表现。
这些要求关系到技术能否转移。复杂模型可能需要专用设备、较长培养和专业人员；另一个实验室能否稳定得到相近结果，是验证的一部分。作者因此将跨实验室重现和技术可移植性，作为评价模型是否适合特定用途的内容。
培养成本和通量也需要一起考虑。简单细胞系统更容易结合自动化筛查，复杂三维系统则可能在处理和检测中遇到限制。综述提出，适配类器官的微流体和自动化有望改善通量及一致性，但这些改进仍须保持与目标生物过程的联系。
二维检测用于三维组织时，需要核对取样范围
许多常用检测首先为单层培养建立，转用于三维组织时，需要检查是否仍能测到预期对象。以免疫成像为例，抗体进入组织的程度与光学成像深度，会影响能够观察到哪些细胞及位置。这些因素限制了可观察范围，也影响不同深度信号的比较。
切片或组织透明化可以改善部分观察条件，同时也带来新的取舍。切片可能损伤神经突起或细胞间关系，透明化则增加处理负担。因此，成像方式需要根据结构完整性、深度和研究通量共同选择，让所得图像能够回答所选的结构问题。
电活动检测同样面临空间问题。多电极阵列（multi-electrode array，MEA）常用于观察神经功能，但传统平面电极主要记录类器官与电极接触区域的活动。类器官在孔内的位置和接触方式不同，就可能影响孔与孔之间、板与板之间的比较。
综述讨论高密度电极、包覆类器官表面的电极结构等改进设想，以扩大记录范围或提高测量稳定性。其方法学重点在于说明信号来自哪里，以及这种取样方式能否在不同样本之间保持可比；新器件的适用性仍需具体评价。
成熟度与比较基准决定结果怎样向人体外推
人源模型仍需要明确的比较资料。作者指出，在人体毒性资料不足时，研究者常借助动物结果；不同物种、体外与体内系统可能给出不一致的响应。原文通过几种可能的比较关系，说明验证结果需要按目标人群与具体用途解释。
细胞成熟程度也是重要条件。iPSC 来源神经细胞可能仍较幼稚，用来研究发育问题或晚发神经退行性变化时，所需的状态不同。三维组织能够保持较长培养，为观察后续变化提供机会，但培养时间与所代表的生物学阶段仍需核对。
血脑屏障、其他器官的代谢和清除，以及不同细胞群体的作用，构成进一步改进的方向。例如，其他组织对化合物的代谢会影响脑组织接触的物质；实时成像与单细胞检测则有望追踪细胞组成及分子变化。这些内容在文中属于下一代模型的研发方向。
作者在 2022 年指出，三维人源脑模型测试过的化合物仍较少，成熟的发育神经毒性测试尚待建立。因此，他们提出优先发展标准协调、与人体相关且便于实验室间转移的三维脑测试系统，同时优化模型复杂程度、重复性和检测通量。