脑类器官细胞与结构工程在疾病建模中的进展：一项综合综述
要点
- 脑类器官能够详细模拟人类神经发育和神经系统疾病。
- 基因编辑和血管化技术增强了类器官的复杂性和生理相关性。
- 源自患者细胞的区域特异性类器官可实现个性化神经模型和治疗。
- 生物工程提高了脑类器官的可扩展性和功能能力。
- 类器官融合技术为神经系统疾病提供了多器官、更全面的模型。
摘要
背景
类器官技术已迅速发展成为模拟人类生理和疾病的变革性工具。类器官是三维的、源自干细胞的构建体，能够自我组织，重现原生器官的关键结构和功能特征。在已知的类器官中，脑类器官为人类神经发育和病理生理学提供了前所未有的见解，克服了传统二维培养和动物模型的局限性。这些模型密切模仿人脑的结构、细胞多样性和区域特化，为机制研究提供了生理相关的平台。因此，脑类器官在研究复杂神经系统疾病（如阿尔茨海默病、帕金森病和精神分裂症）方面变得不可或缺。
综述目的
本综述旨在讨论脑类器官技术的最新进展，强调系统中每个组成部分（细胞、支持细胞、三维结构和微环境）的创新，特别是在主要神经系统疾病的背景下。
综述的关键科学概念
值得注意的是，脑类器官通过保留患者特异性遗传背景并忠实再现疾病相关表型，为理解分子机制、识别治疗靶点和评估药物反应提供了宝贵平台。同时，转录组分析、血管化策略、区域特异性诱导及基于CRISPR/Cas9的基因工程等技术的进步进一步增强了这些方法的实用性和可重复性。
本综述总结了脑类器官研究中的关键技术进展和主要发现，包括微环境调控、高通量培养平台和整合分析工具。我们还强调了在疾病建模、药物筛选和个性化医疗中的相关应用，同时讨论了当前的局限性和伦理考量。随着脑类器官系统通过assembloids（组装体）、血管整合和患者衍生建模等创新不断成熟，这些系统为弥合神经科学和神经治疗学中从实验室到临床的转化鸿沟提供了巨大希望。
图形摘要
脑类器官技术的最新进展。 脑类器官是源自干细胞的三维结构，能够自我组织以重现人脑组织的关键特征。脑类器官是研究神经发育过程、疾病机制和药物筛选的宝贵模型。类器官研究的最新进展包括创新方法，如靶向细胞和基因修饰、胚状体（EB）球状体形成的改进、微环境工程以及开发先进培养技术以增强类器官的复杂性和功能性。
缩略语表
EB: 胚状体
CRISPR: 成簇规律间隔短回文重复序列
Cas9: CRISPR相关蛋白9
3D: 三维
ESC: 胚胎干细胞
iPSC: 诱导多能干细胞
2D: 二维
ECM: 细胞外基质
ASD: 自闭症谱系障碍
AD: 阿尔茨海默病
PD: 帕金森病
SCZ: 精神分裂症
SNCA: α-突触核蛋白聚集体
Aβ: β-淀粉样蛋白
SHH: Sonic Hedgehog信号分子
TH: 酪氨酸羟化酶
MLO: 中脑样类器官
BBB: 血脑屏障
HS: 海马球状体
OPC: 少突胶质细胞前体细胞
ULA: 超低附着
CV: 变异系数
BEM: 脑细胞外基质
GelMA: 甲基丙烯酸明胶
scRNA-seq: 单细胞RNA测序
MEA: 微电极阵列
CLSM: 共聚焦激光扫描显微镜
TEM: 透射电子显微镜
SEM: 扫描电子显微镜
LSFEM: 光片荧光膨胀显微镜
HBO: 人脑类器官
关键词
脑类器官，干细胞，脑疾病，3D培养技术，3D工程
数据可用性
本文描述的研究未使用任何数据。
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