2 月龄类器官可记录神经元电活动
美国威斯康星医学院(Medical College of Wisconsin)团队研究人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)来源脑类器官如何随培养发育。2020 年的这项原研究除了观察细胞标志,还用膜片钳检查神经元是否产生电流,以及能否对药物作出功能反应。
研究在 2 月龄模型中观察到神经元、星形胶质细胞及突触相关特征。培养 1 个月的模型没有成功记录到诱发动作电位;2 月龄模型则可记录钠、钾电流和动作电位。分子标志与实际电活动由此提供不同层次的证据。
作者选择 2 月龄进行功能实验,也与组织状态有关:培养超过 2 个月后模型开始退化,长期稳定性仍需另行验证。
切片膜片钳记录神经递质电流
团队将类器官制成 300 μm 切片,用全细胞膜片钳记录单细胞电活动。谷氨酸、N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartate,NMDA)和 γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid,GABA)的局部给入分别引起电流,说明模型中存在可测量的相关受体功能。
各类电流分别使用相应电压和细胞内液,幅度也受测量条件影响。比较成熟度时,需要同时考虑这些条件。
记录过程中监测串联电阻,其变化超过 20% 的数据被排除。这类测量质量条件与细胞身份同样重要:稳定记录才能帮助解释给药前后的电流变化。
丙泊酚增强 GABA 电流,单独给入却无电流
GABA 电流实验采用 0.5 mM GABA。灌流 10 μM 丙泊酚后,GABA 诱发电流的幅度增大,衰减时间延长;该结果反映丙泊酚对模型 GABA 相关功能的调节。
另一个条件给出了阴性结果:10 μM 丙泊酚单独压力给入,没有诱发电流,原文报告 n=5。它与灌流丙泊酚后观察 GABA 电流的条件不同,两者不能合并为同一次刺激或同一效应。
图 4 各记录报告 n 为 5 至 8,结果以均值及均值标准误呈现。图例没有逐项说明记录细胞与类器官、分化批次的对应,患者或类器官层面的数量仍不明确。

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基因表达比较显示类器官与脑组织仍有差异
表达微阵列进一步比较了类器官与胎儿、成人脑 RNA 样本。样本中包含单一和混合供者来源,不能简单当作每组 3 位独立供者。结果表明,类器官与真实脑组织之间仍有表达差异,目前的功能证据限于所测电流及药理条件。