
靶 RNA 与损伤后存活是 2 类评价结果
2022 年,英国伦敦大学学院大奥蒙德街儿童健康研究所(University College London Great Ormond Street Institute of Child Health)研究者在 Frontiers in Molecular Neuroscience 讨论脑类器官对反义寡核苷酸(antisense oligonucleotide,ASO)评价的用途。这类药物以核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)为靶点,可调节相应转录本的量或剪接,评价时既要确认分子作用,也要观察疾病相关表现是否改变。
作者在当时的文献范围中,仅找到 1 项直接在脑类器官中研究 ASO 的工作。该研究由携带 MAPT 变异的额颞叶痴呆患者细胞建立端脑类器官,并设同基因背景对照。患者模型呈现谷氨酸能神经元选择性丢失、自噬—溶酶体通路异常,对谷氨酸损伤也更敏感。
研究以编码脂质激酶 PIKFYVE 的 RNA 为 ASO 靶点;该激酶参与细胞内囊泡运输。综述报告,靶基因表达降低,并伴随谷氨酸处理后神经元存活提高;存活保护只在患者类器官出现,同基因背景对照未见同样效果。这个比较把靶标变化与特定疾病背景下的细胞保护联系起来。
视网膜经验说明组织背景会影响核酸药评价
综述介绍,视网膜类器官中的 ASO 研究在当时更多,涉及 CEP290、USH2A 和 ABCA4 相关疾病。患者来源诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)保留人类基因和剪接背景,可用于观察异常转录本是否改变,以及相关蛋白、纤毛或组织表现能否随之改善。
人源背景的价值在剪接变异中尤其明显。作者援引 CEP290 案例指出,携带人类变异的小鼠可能产生与人光感受器不同的剪接形式。模型物种和组织身份因而会影响靶点是否按预期出现,需要在人源视网膜模型中检查实际剪接形式及干预后表现。
这些视网膜实例为脑类器官提供了思路,但 2 种组织的细胞组成和疾病特征不同。脑类器官涉及更多神经元与胶质细胞类型,药物在目标细胞中的作用及疾病相关功能仍需分别验证。
遗传背景、成熟度和胶质细胞影响 ASO 结果
作者把可重复性列为扩大评价的重要条件。细胞遗传背景、传代中的基因组稳定性、不同批次的分化效率,都可能影响处理结果;同一批类器官内部也会存在细胞比例和成熟度差别。这些差异需要与药物造成的变化区分。
细胞类型是否充分存在同样关键。综述讨论的脑类器官中,星形胶质细胞、少突胶质细胞和小胶质细胞的出现时间与数量各不相同。部分常规模型缺少小胶质细胞,而髓鞘结构的稳定形成仍有限;若疾病涉及这些细胞,单看神经元的分子作用便不足以覆盖评价对象。
作者援引小鼠研究,提示 ASO 效力可能随脑区或神经元、胶质细胞类型而变化。这是需要在人源模型中继续检查的因素。定向形成不同脑区的类器官,以及连接不同区域的组合模型,可帮助提出更明确的细胞和回路问题,但需要各自的表型证据。
屏障与个体化用途仍受模型成熟限制
组织内部的氧、营养和药物扩散也影响 ASO 评价。缺少有效供养时,类器官中心可能出现坏死。综述所讨论的血管化尝试尚未再现天然结构的流动与灌注,ASO 组织分布研究因而仍面临供养和灌流条件不足的问题。
血脑屏障和脉络丛模型提供了另一个方向:在控制屏障条件下,分别研究药物能否到达脑侧,以及进入后是否改变目标细胞。把屏障、微流控和脑组织结合来评价 ASO,在本文中主要属于后续用途,尚不是已经完成验证的统一系统。
患者来源模型还可用于提出个体化 ASO 的疗效、非预期作用和毒性问题。作者同时强调,脑类器官较适合重现发育过程,对晚发性神经退行性疾病仍受成熟度限制;即使能够形成部分神经回路,也未达到完整成人脑网络活动。