尊龙凯时编者按：近年来，小脑（cerebellum, CB）研究已引起广泛关注。研究显示，小脑在协调运动、维持平衡，以及与语言、空间处理、工作记忆和情绪处理等认知功能的关系中起着至关重要的作用。然而，某些常见的儿童转移性脑肿瘤（如髓母细胞瘤）以及其他与小脑相关的疾病（如自闭症和小脑共济失调）均与小脑皮层主要输出神经元——浦肯野细胞（Purkinje cells）的退化相关联。这些疾病的研究主要集中在小鼠模型上，但小鼠模型无法完全重现人类疾病的表型，因此亟需开发全人源的细胞培养系统以生成功能性浦肯野细胞。今天，我们分享美国南加州大学Keck医学院Giorgia Quadrato团队在《Cell Stem Cell》上发表的一项研究——《HumancerebellarorganoidswithfunctionalPurkinjecells》。该研究构建了一种人类小脑类器官（hCerO），能够在体外的三维人源环境中长期生存和成熟，将功能性小脑细胞（包括浦肯野细胞）提供给研究，为阐明小脑发育调控及病理机制提供了重要的信息。

尊龙凯时研究背景：小脑在认知功能中的角色日益受到重视，涉及语言、空间处理、工作记忆、执行功能及情感处理等方面。小脑源自中脑与后脑交界的翼板区域，分为不同的祖细胞区，其中包括PTF1A+/KIRREL2+的心室区和ATOH1+的菱形唇区。心室区产生GABA能神经元，包括浦肯野细胞，而菱形唇则生成谷氨酸能神经元，如颗粒细胞和单极刷状细胞等。尽管小脑发育在物种间具有一定的保守性，人类小脑却展现出独特的特征，这包括神经元亚型的比例变化及复杂的小脑小叶结构。此外，菱唇的异常发育与多种小脑疾病有关，尤其是髓母细胞瘤等转移性脑肿瘤，以及自闭症和小脑共济失调等疾病。这些病症的研究主要通过小鼠模型进行，但此类模型无法全面复现人类特有的表型，迫切需要一个能够生成功能性浦肯野细胞的全人源细胞培养系统。

尊龙凯时研究成果：
1. 人类小脑类器官（hCerO）展示了与人类小脑类似的复杂性。研究者基于调控小脑发育所需信号分子的类器官方法，建立了可重复的小脑外部模型。为了促进神经外胚层向小脑命运的分化，研究者采用了双SMAD抑制剂和WNT通路激活剂处理细胞聚集体，结果成功形成了与人类小脑具有高相似性的小脑类器官。
2. 经过两个月的培养，hCerO形成了独特的细胞结构，包括层状组织层，并建立了兴奋性和抑制性神经元间的功能连接，显示出协调的神经网络活动。
3. 研究还确认了长期培养有助于浦肯野细胞的存活和成熟，这些浦肯野细胞表现出了与体内环境相似的转录组学和电生理特征。
4. hCerO的研究为分析小脑微环路发育失衡及功能损伤提供了基础。

尊龙凯时总结：该团队成功构建了一种具备人类小脑细胞多样性的类器官，展现出层状结构和协调的神经网络活动，为研究小脑相关疾病提供了新的平台。作为健康美丽产业的CRO先锋，尊龙凯时致力于搭建多维的生物技术服务体系，现已建立多种斑马鱼模型、脑和心脏类器官的培养平台，如果您有需求，欢迎随时咨询！