切片与气—液界面为小胶质细胞提供组织环境
美国 Whitehead Institute 与 Massachusetts Institute of Technology 等团队在 European Journal of Neuroscience 报道小胶质细胞脑类器官模型。研究者关注一个培养问题:小胶质细胞离开组织后会迅速改变状态,因此在三维神经组织中培养,可能有助于保留更接近人脑的表型。
团队用健康 2 岁男孩成纤维细胞重编程的诱导多能干细胞(iPSC)生成脑类器官和髓系前体。类器官按月切成约 350 μm 厚的片,约第 100 天转到培养插入物上,由下方供给培养液,上方接触空气。
切片恢复 7 天后,每片加入 2 μL 含 4,000 个前体细胞的悬液。细胞开始迁入组织,10 天内形成较多分枝,随后继续培养至 60 天。加入未切开的类器官时,前体细胞则更趋向变形虫样形态。
分枝增多,密度变化未达到显著性
研究者在 3 个类器官切片中追踪 46–107 个细胞。由 10 天到 60 天,小胶质细胞的分枝点和末端点显著增加;突起总体积与总长度的比较未达到显著性。活细胞成像还观察到突起持续运动,而胞体较稳定。
小胶质细胞密度由约 1,339 个/mm³ 变为 714 个/mm³,差异未达到显著性。作者将这些密度与既有人皮层数据比较,估算为参照小胶质细胞密度的约 15.6% 和 8.4%。这里的百分比描述密度之比。

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转录比较使用公开人脑和鼠内移植参照
团队分选带绿色荧光标记的小胶质细胞,进行整体转录组测序。类器官内 10 天、60 天的细胞,与前体、相应单培养细胞比较;另加入公开人脑小胶质细胞、原代细胞培养 7 天及人细胞移植入鼠脑的数据。
主成分分析显示,类器官内细胞整体上更接近新鲜分离的人脑小胶质细胞。部分稳态相关基因升高,但不同参照间仍有差异:例如类器官模型与鼠内移植模型的 P2RY12、CX3CR1、IL1B 等表达并未全部一致。
转录组测序多数组为 6 个重复,H1 胚胎干细胞来源的 60 天类器官组为 4 个重复。类器官样本的每个重复由 4–6 个切片合并,单培养的每个重复由 2 个孔合并。
LPS 引起形态反应,炎症介质仍待检测
加入 100 ng/mL 脂多糖(LPS)48 小时后,小胶质细胞由分枝状转为突起较短、胞体较大的变形虫样形态。这个实验说明细胞能够对炎症刺激产生结构反应。
研究没有在这项刺激中测量细胞因子,也没有逐一用额外实验确认转录组测序发现的基因变化。作者明确将这些检测、患者来源模型和血管整合列为后续工作。当前模型主要支持形态、转录和组织内细胞状态的比较。