从组织形态到神经肌肉功能
2024 年 11 月，同济大学及附属同济医院团队在 Biomaterials Translational 发表综述，回顾脊髓类器官的区域发育、疾病建模与功能研究。文章涉及药物相关的神经发育缺陷、患者模型的干预反应，以及神经和肌肉之间的信号传递。
脊髓中的不同区域和细胞承担不同任务。类器官是否形成神经管样结构、是否产生相应神经元，以及能否传递信号并带动肌肉收缩，对应不同层次的评价。作者梳理的研究，也分别采用形态、细胞身份、电活动和组织功能作为观察指标。
抗癫痫药比较把神经管闭合作为观察对象
神经管闭合异常是综述讨论的一类发育问题。作者引述的脊髓类器官研究发现，丙戊酸处理后出现神经发育缺陷，并伴随紧密连接蛋白 ZO-1 和 ZO-2 的表达受损。这类观察把药物影响与具体组织结构联系起来。
另一项被引研究比较不同浓度的丙戊酸和卡马西平，观察神经管形态形成。两种药物均引起随浓度变化的闭合缺陷。这一比较以神经管的闭合形态为终点，考察药物对体外组织形成过程的影响。
综述还介绍了微图案阵列方案：在阵列中形成具有前脑或脊髓特征、呈玫瑰花结状排列的神经组织，再用图像识别分析形态。其研发用途是提高发育风险相关小分子筛选的并行程度，同时让每个微组织的结构更便于比较。
患者模型可同时观察神经发育与药物反应
对于线粒体脑肌病伴乳酸酸中毒和卒中样发作（mitochondrial encephalomyopathy, lactic acidosis, and stroke-like episodes，MELAS），综述引用了患者诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）来源脊髓类器官。模型出现运动神经元发育延迟和轴突生长缺陷，并伴随 Notch 信号升高。
被引研究采用 γ-分泌酶抑制剂后，这些神经发育异常得到改善。该例把患者遗传背景、细胞发育表型与药理干预放在同一个模型中，观察信号改变是否伴随功能相关表型恢复。
在肌萎缩侧索硬化症（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）研究中，作者介绍了携带 C9orf72 变异的患者来源神经肌肉类器官。体系同时包含脊髓神经与外周肌肉，并出现肌肉退变和施万细胞丢失；研究者用小分子 GSK2606414 测试药物反应。
运动单位和感觉回路扩展了功能测量
把神经元与肌肉放入同一个模型，可以进一步观察神经活动能否引起肌肉收缩。综述介绍的多组织组装模型，把皮层、脊髓和肌肉相连，在上游接受物理或化学刺激后记录下游反应，用于研究不同组织之间的功能联系。
其中一种工程化脑—脊髓组装模型，用芯片限定皮层类器官与运动神经元球的位置关系。咖啡因引起的上游刺激能够传到运动神经元球，并提高其放电频率。作者将这项结果作为体外检验神经化学刺激传递的例子。
感觉回路则对应疼痛研究。作者介绍的脊髓类器官芯片，通过物理、化学刺激及痛觉相关分子调节，观察回路反应。其价值在于把刺激、神经信号与模型结构结合，进一步研究人源感觉通路。
成熟度与细胞组成影响模型能回答的问题
这些功能依赖类器官的细胞组成。综述指出，现有体系多关注运动神经元，感觉神经元和小胶质细胞的纳入仍不足；分化效率与细胞多样性之间也存在取舍。只重现某一类细胞，能够研究的问题就相应受限。
供氧与营养同样影响组织状态。缺少血管时，类器官内部可能供养不足，限制其体积与功能。与动物模型中的脊髓组织相比，体外神经元的成熟度和电生理功能仍有差距。作者讨论了灌流、材料支撑和区域组装等改进方向。