把感觉神经元和周围胶质细胞纳入同一模型
美国梅奥诊所团队在 Cells 发表人源背根神经节类器官研究,考察硼替佐米、长春新碱和紫杉醇引起的周围神经损伤。这类损伤是化疗的重要不良反应,神经突起的早期变化可为研究损伤过程提供线索。
团队从 3 名健康供者的皮肤细胞建立诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs),在低黏附孔板中形成细胞团,再分化为背根神经节类器官。模型含感觉神经元相关细胞及周围胶质细胞,补充了单层神经元培养中的多细胞环境。
较晚培养阶段的蛋白与染色显示,模型同时表达 MAP2、βIII-微管蛋白等神经元标志,以及与卫星胶质和施万细胞相符的标志。神经元标志较多出现在类器官外围,胶质相关标志分布更广;研究没有据此给出各细胞类型的准确比例。
分别测量类器官主体和神经突起的面积
药物实验使用培养第 16–37 天的类器官,将其移入包被培养板,待神经突起向外延伸后开始给药。团队用活细胞成像采集图像,再由 CellProfiler 分割类器官主体与外围神经突起。
药物比较以 48 小时为主要终点。每个类器官先与自身给药前的面积比较,再按同批未处理组归一化。图像分析分别计算主体面积和神经突起覆盖面积,使 2 类结构变化可以分开观察。
类器官的培养阶段影响基础生长:第 16–22 天模型较小,48 小时内的神经突起生长较强;第 33–38 天模型较大,突起生长相对较弱。在另一项第 37 天类器官的连续观察中,主体面积基本稳定,突起在接种约 24 小时后开始明显增加。
3 种化疗药物抑制突起生长,主体面积保持稳定
硼替佐米和长春新碱的测试范围为 6.25–100 nM,紫杉醇为 62.5–1000 nM。实验设置同批未处理类器官,并单独检查紫杉醇所用载体 Kolliphor。
给药 48 小时后,3 种药物均影响神经突起。50 和 100 nM 硼替佐米、500 和 1000 nM 紫杉醇使突起停止生长,并出现覆盖面积低于给药前的退化;长春新碱在所测试浓度范围内均呈现较强抑制。
相同条件下,类器官主体面积没有显著变化。Kolliphor 在本研究测试范围内也未显著改变突起生长。作者据此将突起变化作为早期结构损伤指标,并提出进一步增加直接存活检测,评价主体细胞的损伤。

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单层神经元与类器官的蛋白变化有所不同
研究另外培养同来源的单层感觉神经元,用于比较药物反应。单层培养给药 72 小时后,神经突起长度下降,微管相关蛋白 MAP2 相对于神经元标志 Tuj-1 的比例也下降。
类器官在给药 72–96 小时后的蛋白检测中,MAP2/Tuj-1 没有显著下降。50–100 nM 长春新碱组的 MAP2/GAPDH 与 Tuj-1/GAPDH 均下降,因此 2 种神经元标志之间的比值仍相对稳定。
蛋白检测每份样本合并 4 个类器官,反映混合细胞群的总体变化。作者讨论了三维组织中的药物进入、胶质支持和归一化方式可能怎样影响结果;本研究尚未直接测量各细胞类型或类器官内部的药物暴露。
药物批次主要来自 2 位女性供者,检测采用较年轻的类器官
研究的供者包括 2 名女性和 1 名男性,多数类器官药物实验来自前 2 名供者,男性供者在每种处理条件下各提供 1 个实验批次。各条件设置 4 个培养重复,而类器官图像定量每批每条件选择 1 个重复;批次、供者和单个类器官分别属于不同层级。
模型较完整的细胞组成表征来自更晚培养阶段,药物实验主要在第 16–37 天开展。作者建议在实际药物检测时间点继续明确细胞组成,并加入不同细胞类型的存活、线粒体和应激分析。
这项研究主要建立早期神经突起损伤的测量方式。作者提出在后续工作中扩大功能和分子检测、延长暴露,并区分神经元主体与突起的反应,以研究临床反复化疗中的累积损伤及候选神经保护作用。