从神经前体细胞建立中脑类器官
2017 年 4 月 13 日，卢森堡大学（University of Luxembourg）团队在 Stem Cell Reports 发表中脑类器官研究，目标是建立可观察神经细胞组成、连接与活动的人源体外模型，为帕金森病机制研究及后续治疗研究提供工具。
研究以神经上皮干细胞（neuroepithelial stem cells，NESCs）建立模型；这些细胞由多条诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）系分化而来。形成的三维组织包含多巴胺能神经元和胶质细胞，研究者分别考察细胞身份、组织空间分布和神经功能。
细胞组成与突触连接的结构证据
免疫染色显示，类器官中可见酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase，TH）、LMX1A 和 FOXA2 等中脑多巴胺能神经元标志，也检测到多巴胺转运体及多巴胺。三维成像还显示，TH 阳性神经元在组织内呈空间不对称分布。
在突触结构方面，免疫染色和三维重建显示，突触前标志突触素（synaptophysin，SYP）与突触后致密区蛋白 95（postsynaptic density protein 95，PSD95）在不同神经突起间直接接触，支持模型中形成突触连接。研究还观察了星形胶质细胞、少突胶质细胞和髓鞘相关结构。
多巴胺受体激动剂降低神经活动
钙成像在 6 个类器官中记录到自发活动，部分细胞呈起搏样节律。多电极阵列（multielectrode array，MEA）记录覆盖 4 条细胞系来源的 16 个类器官；不同电极上出现时间接近的放电，呈现网络同步活动。
在图示的代表性记录中，给予多巴胺 D2/D3 受体激动剂 quinpirole 后，中脑多巴胺能神经元的放电频率下降。作者据此认为模型中存在功能性多巴胺受体；这项药理反应为模型的功能表征补充了一项实验读数。
模型尚缺少小胶质细胞和血管
作者指出，模型缺少小胶质细胞和血管。缺少血管可能限制类器官继续增大，组织中心也可能出现细胞死亡。讨论中还提出，缩小类器官或有助于减少中心细胞死亡，但也可能影响中脑神经元空间不对称结构的形成。
作者将患者特异类器官用于疾病机制研究和药物测试列为后续方向，希望借此研究二维培养难以呈现的组织表型，并探索个体化治疗策略。