SupBiotech 校区楼宇、树木与外部围栏
SupBiotech 位于 Villejuif 的校区,2022 年(RutoSu / Wikimedia Commons;CC BY-SA 4.0)

实验前筛选与实验后组织评价

2025 年 8 月 11 日,Scientific Reports 发表一项皮层类器官质量控制研究。法国 SupBiotech 生物技术工程学院(SupBiotech, Ecole d’Ingénieurs en Biotechnologies)、法国原子能和替代能源委员会(Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives,CEA)等机构与 NETRI 公司合作,尝试通过可追踪的质量记录描述培养状态。

皮层类器官在同一批次内也可能出现形态、生长和细胞组成差异。作者将问题分成两个阶段:在实验开始前选择状态适宜的模型,以及在实验结束后评价组织发生了哪些变化。

框架依据团队过去 4 年的模型研究经验开发,涉及超过 30 个独立批次、超过 1,200 个类器官。

五类指标组成分层评分

作者设置形态、大小与生长、细胞组成、细胞组织结构和细胞毒性五类指标。每类指标包含具体观察项目,用于描述不同层面的质量。

每项观察按 0–5 分评价,评分同时设置单项最低要求和组合门槛。例如,密实程度、边界和囊腔 3 项形态指标的最低分合计为 8 分,但形态模块要求至少 9 分,因此模型至少要在其中一项超过最低标准。

阈值与模型的细胞来源、培养阶段和组成有关。本框架针对培养至第 60 天的皮层类器官,作者也提出后续需要按不同细胞系和条件调整。

实验前筛选采用非侵入性观察

初始质量评价主要使用外部形态和生长记录,让拟用于后续实验的组织保持完整。连续记录比某一天的一张外观照片包含更多信息:看起来相近的组织,可能具有不同的生长轨迹。

示例批次包含 58 个类器官,初始评价排除了其中 10 个,约占 17%。

氧化损伤后的细胞组成与 DNA 损伤染色

作者以氧化损伤处理构建不同状态的组织,比较 6 组、每组 4 个类器官,并在结束时增加内部细胞和损伤评价。这一比较检验的是评分框架是否能够识别状态变化。

观察包括 SOX2、TUBB3 和 GFAP 等标志,分别提供神经祖细胞、未成熟神经元及星形胶质细胞相关信息。

部分组织外观仍较完整,但内部细胞密度下降或 GFAP 阳性区域增加。γH2AX 染色进一步用于评价 DNA 损伤。

不同程度的损伤在不同环节被识别:严重破碎的组织首先未通过形态评价;另一些组织因 GFAP 阳性区域增加,或细胞密度降低而被排除。最高损伤组的总分中位数为 5/50,未处理对照为 47/50,显示分层评分能够区分这一实验中的质量差异。

无法测量和实际异常分开处理

部分受损组织无法完成包埋和切片,因而被排除在后续免疫染色评价之外。作者将这类失败记录在质量表格中。

在这次结束评价中,作者没有重新评估短期生长,因为 1 周间隔不足以观察有意义的生长变化。神经玫瑰花结相关项目也没有用于本批评分,因为对照组织没有呈现适合该项目的结构。

质量记录与神经功能评价方向

作者还提出,可根据同一批次及不同批次的分数分布,回顾模型的一致性。形态和免疫染色图像未来可纳入自动分析;培养液中的损伤或代谢指标也可能减少破坏性检测,但三维组织难以准确计数细胞,仍需解决这些检测的归一化问题。

作者提出,后续可结合钙成像、膜片钳或微电极阵列记录,评价神经网络活动,并根据研究用途选择适合的功能指标。

作者在利益声明中说明,部分作者受雇于 NETRI 公司,其中包括公司的首席执行官与联合创始人。

来源与延伸阅读

  1. Castiglione H, Madrange L, Baquerre C, et al. Towards a quality control framework for cerebral cortical organoids. Scientific Reports. Published 2025-08-11. doi:10.1038/s41598-025-14425-x. ↗

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