由 3 个健康来源细胞系建立中脑模型
葡萄牙 University of Minho 与卢森堡 University of Luxembourg 团队在 Cells 报道了骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSC)分泌物的研究。团队先在人源中脑类器官中建立多巴胺能神经元损伤,再加入收集的 MSC 条件培养液,观察神经保护作用,并辅以小鼠给药实验。
人源模型采用 3 个健康来源诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)系。iPSC 先分化为腹侧神经上皮干细胞,每孔 9,000 个细胞形成聚集体,第 8 天嵌入 Geltrex,随后在分化培养液和摇动条件下生长至第 30 天。
模型可见中脑相关标志、多巴胺能神经元及部分星形胶质细胞信号。多巴胺能神经元在类器官外侧较丰富;研究因此在成像时同时采集外围和中心切片,以观察不同区域的组成和损伤。
先诱导损伤,再加入条件培养液
第 30 天的类器官接受 100 µM 6-羟基多巴胺(6-OHDA)处理 2 天。由于该化合物容易氧化,团队每日更换新鲜处理液;损伤阶段不加含抗氧化成分的 B27,以保留预期损伤效应。
处理结束后移除 6-OHDA,再用骨髓间充质干细胞条件培养液培养 6 天。团队培养第 8 代 MSC,并收集含分泌产物的上清液,体外实验使用 1× 条件。另设完整分化培养液和未补充生长因子的基础培养液作为对照,每种条件均比较有无损伤。
团队采用免疫染色和自动三维图像分析,分别量化 TUJ1、MAP2 与酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,TH)信号,并从多巴胺能神经网络中提取连接、分支节点和神经突碎裂指标。不同标志和形态指标用于描述损伤的不同方面。
神经突碎裂减轻,TH 恢复比较未显著
6-OHDA 处理后,较成熟神经元的 MAP2 信号和多巴胺能神经元的 TH 信号下降,TUJ1 整体信号的变化未达到统计显著。神经网络的连接与分支节点减少,神经突碎裂则增多。
损伤后加入条件培养液,多巴胺能神经突碎裂程度低于基础培养液对照,差异达到统计显著(p<0.01)。TH 信号出现回升趋势,但相关比较 p=0.08,未达到常用显著性阈值。研究中较明确的体外改善因此体现在神经突形态。
图像定量包含 2 次独立实验,每组分析 24 张切片。切片取自类器官外围与中心,用于观察不同组织位置的反应。

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小鼠给药比较呈现不同的行为与组织结果
小鼠实验同样采用 6-OHDA 损伤,随后比较脑内局部注射与多次静脉注射。静脉组在游泳、爬杆和横杆行走等运动测试中出现改善;脑内组对黑质和纹状体 TH 标志的保留更明显。
两组的给药量和次数不同:脑内给药为一次操作、多个部位注射,总蛋白量约 1.27 µg;静脉给药每次约 31.8 µg,共 10 次。作者讨论了累计剂量、局部浓度和外周作用可能带来的影响。
研究所用类器官缺少完整的小胶质细胞组成,也没有连接黑质、纹状体及其他脑区的回路。作者把后续重点放在分泌物中哪些成分参与神经保护,以及不同给药方式如何影响组织和行为结果。