长期切片培养保留皮质神经元与胶质细胞
患者来源脑类器官可以把不同细胞类型的病变和药物反应放在同一组织中观察。英国剑桥大学团队在 Nature Neuroscience 报道一种长期脑类器官切片培养体系，用于研究 C9orf72 重复扩增相关的肌萎缩侧索硬化（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）与额颞叶痴呆（frontotemporal dementia，FTD）。
研究采用诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）：2 个健康供者细胞系、2 个 C9orf72 患者细胞系，以及纠正其中一个患者背景的同遗传背景对照。两种患者背景的重复扩增长度不同。
类器官在培养第 50–80 天切成约 300 μm 厚的切片，放在膜插入式培养器上进行气液界面培养。切片随后长期生长，形成皮质神经元和星形胶质细胞，并出现不同细胞群的区域分布。
单细胞转录组把培养第 150 天的细胞与人胎脑资料比较，记录到多类皮质细胞。体系中缺少小胶质细胞和血管，研究主要观察神经元与星形胶质细胞之间的差异。
应激和 DNA 损伤在两类细胞中表现不同
患者切片的星形胶质细胞较早出现内质网应激及相关蛋白变化。p62 聚集和蛋白水平增加也较为突出。
神经元中可以检测到重复扩增产生的甘氨酸-丙氨酸二肽重复蛋白（poly(GA)）。深层皮质神经元的磷酸化组蛋白 H2AX（γ-H2AX）聚集灶增加，用于观察 DNA 损伤；星形胶质细胞的相应变化较弱。
研究分别用 CTIP2 与 SOX9 标记深层皮质神经元和星形胶质细胞，再按细胞类型统计损伤及核固缩。这样的分析把不同细胞的反应分开，也为后续药物比较确定了具体对象。
短时与长期 GSK2606414 处理出现不同反应
团队选用 GSK2606414，检验药物是否能够减轻患者切片的应激和细胞损伤。短时试验在培养约第 220 天开展，药物浓度为 5 μM，并设置 50 μM 亚砷酸钠应激条件。
短时处理降低磷酸化真核翻译起始因子 2α（eukaryotic translation initiation factor 2 alpha，EIF2α）与总 EIF2α 的比值，加入亚砷酸钠时仍能观察到这一变化。延长到 14 天后，这一比值没有继续下降。
长期试验使用培养第 200–240 天的切片。药物处理期间切片浸没在培养液中；作者认为长期浸没可能增加整体应激，与早期气液界面培养的条件不同。
14 天后，两种患者背景的 poly(GA) 蛋白水平分别降低约 31% 和 46%。
神经元 DNA 损伤与核固缩部分改善
GSK2606414 处理显著减少深层皮质神经元的 γ-H2AX 聚集灶，切片表层区域的变化较明显。星形胶质细胞中的同项比较未达到显著。
患者神经元的核固缩比例高于对照，药物可部分减轻这一变化。星形胶质细胞没有显示同样显著的核固缩增加。药物效果因细胞类型和检测指标而异。
处理和未处理条件采用同一类器官的相邻切片配对，观察者不知道样本身份。不同检测分别以切片、组织切面或细胞为统计单位；GSK2606414 试验重复开展 2 次，并包含独立生物重复。
这项研究将长期组织培养、细胞类型标记和配对药物处理结合起来。实际药物比较覆盖 2 种患者背景；长期处理采用浸没培养，短时处理与长期处理的 EIF2α 反应有所区别。
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