人 MGE—皮层融合模型中用 blebbistatin 比较胞体位移比例与前导突起方向。原创概念示意,非原始实验图。
人 MGE—皮层融合模型中用 blebbistatin 比较胞体位移比例与前导突起方向。原创概念示意,非原始实验图。(J&E Bio)

分别形成区域模型,再观察人中间神经元迁移

耶鲁大学(Yale University)等美国与澳大利亚团队在 2017 年报道人内侧神经节隆起(medial ganglionic eminence,MGE)和皮层区域类器官。团队把两种区域模型融合,形成 MGE—皮层融合类器官,在三维细胞环境中观察中间神经元前体的迁移。

研究用 NKX2-1-GFP 阳性标记识别 MGE 来源的前体细胞。融合后第 3 天可见细胞向皮层侧移出,2 周后迁移更广泛;研究生成的 42 个融合体均出现这种区域间迁移。

迁移细胞多位于皮层模型浅表区域,通常避开脑室区样结构。目标区域的发育状态影响路线,因此区域身份和组织环境也是解释迁移的条件。

胞体位移比例与生长锥方向分别观察

在融合 2 周后,团队用活细胞三维时间序列记录皮层侧细胞。迁移过程中,前导突起先向前伸展,胞体随后移动,部分细胞先出现胞质延长,再发生核移动。

迁移比例按清楚可见的胞体计算:发生胞体位移的数量,除以同一焦平面中总胞体数。研究另观察生长锥是否定向前伸,与胞体移动分开评价。

对照药理组在 10 小时观察中的迁移比例为 41.23%±3.20%。这一组包括 4 个融合体、共 79 个细胞,原文以均值及标准差报告,融合体数与细胞数分别保留。

blebbistatin 减少迁移,较高浓度下未见胞体位移

团队用非肌肉肌球蛋白 II 抑制剂 blebbistatin 检验迁移机制。50 μM 处理后,10 小时内发生胞体位移的比例降至 10.55%±2.25%,该组为 2 个融合体、共 63 个细胞。

100 μM 处理组在 10 小时观察窗内未见胞体迁移,样本为 2 个融合体、共 44 个细胞。

较低浓度下,生长锥的定向前伸也接近停止,主要表现为局部摆动。胞体与前导突起的变化支持肌球蛋白 II 参与人中间神经元前体迁移。

迁移机制药理支持融合模型的功能评价

该模型为研究人源区域间迁移提供三维环境。整体迁移观察包含 42 个融合体,药理子实验各组为 2 至 4 个融合体,两个规模分别报告。

皮层目标区域的发育状态会影响迁移路线;可观察焦平面也决定哪些胞体进入比例计算。区域环境和成像范围因此共同限定这些迁移指标。

来源与延伸阅读

  1. Fusion of Regionally Specified hPSC-Derived Organoids Models Human Brain Development and Interneuron Migration. Cell Stem Cell. 2017. doi:10.1016/j.stem.2017.07.007 ↗