
先比较两种抗癫痫药的早期发育反应
丙戊酸(VPA)和左乙拉西坦都用于癫痫治疗,但妊娠期发育风险不同。研究团队用人源背侧前脑类器官观察这两种药物对早期神经发育的影响。初步比较从分化第 21 天持续到第 35 天,分别测试 0.1、0.5 和 1 mM,测量类器官的二维投影面积、放射状胶质细胞增殖和凋亡。
在这一短期比较中,1 mM 丙戊酸组类器官较小,脑室样区增殖中的放射状胶质细胞比例下降;所测浓度的左乙拉西坦组没有出现相应的显著变化。丙戊酸组放射状胶质细胞凋亡指标未显著升高,提示类器官缩小与增殖减少更接近。研究随后选择丙戊酸作长期处理,左乙拉西坦没有进入后续多组学实验。
持续暴露后,脑室样区域的结构也改变
团队让背侧前脑类器官从第 21 天至第 50 天持续接受 1 mM 丙戊酸,观察到处理组约在第 35 天停止继续增长;对照组仍持续长大。到第 50 天,处理组增殖中的放射状胶质细胞比例较低,脑室样区域的总面积也缩小,部分结构出现方向颠倒或尺寸变小。
这组形态分析来自同一细胞系的 4 次独立分化。原图 1 对类器官的二维投影面积和脑室样区面积分别统计,两者采用的样本层级和数量不同。作者还观察到放射状胶质细胞比例增加,而中间祖细胞和深层神经元比例降低,提示发育进程受到干扰;细胞死亡另有测量,未见放射状胶质细胞凋亡显著增加。
转录组与分泌蛋白指向细胞外基质变化
在第 50 天,团队对丙戊酸与对照类器官开展整体及单细胞 RNA 测序。整体转录组中,细胞黏附、分泌和细胞外基质相关基因表达升高,神经发生与轴突形成相关过程降低。单细胞分析也发现处理组祖细胞和早期神经元比例偏高,对照组成熟神经元比例较高;这与形态和免疫染色结果相互呼应。
分泌组分析显示,丙戊酸处理后第 50 天细胞外基质、胶原组织和细胞黏附相关蛋白增多。作者还比较了不同组学中共同变化的功能模块:基因与蛋白逐一重合的数量有限,但细胞外基质和黏附相关过程在多个层面呈相近方向。这些结果指向一组共同变化,单个基因的因果作用仍待单独验证。
另一皮层类器官模型补上力学读数
为检验细胞外基质的变化是否伴随组织性质改变,团队另用一种皮层类器官培养方案,比较丙戊酸处理前后的胶原分布和力学性质。处理组的胶原 IV 染色由弥散状态转向局部纤维样分布;压痕测量显示组织刚度上升。该验证模型与前述背侧前脑类器官不是同一批样本,支持的是变化方向的可重复观察。
这项研究把药物暴露后的尺寸、增殖、细胞组成、分泌蛋白和组织刚度放在同一问题下比较,使人源模型的发育毒性评价超出单一尺寸读数。丙戊酸长期处理结果集中在所用细胞背景、培养阶段和剂量范围;左乙拉西坦仅参加早期对照,不应与长期多组学结果合并解读。