重磅上新｜人源大脑皮层类器官助力神经发育与疾病模型研究

人源大脑皮层类器官（human cortical organoids）是由人多能干细胞在体外经定向神经诱导和三维培养形成的皮层样神经组织。

该模型能够呈现神经上皮形成、神经祖细胞扩增及神经元分化等早期皮层发育相关过程，为传统二维培养和动物模型提供重要补充。

近日，晶莱生物类器官研究中心建立了人源大脑皮层类器官构建与初步鉴定体系。

大脑皮层发育涉及神经祖细胞增殖、谱系转换、神经元发生与空间组装等连续过程。

人源大脑皮层类器官通过定向调控多能干细胞的神经谱系命运，在三维环境中形成具备层级化结构的皮层样类器官，可作为理想的体外研究模型。

本体系以人源iPSC为起始材料，通过拟胚体（EB）形成、神经外胚层诱导、三维包埋/悬浮扩增及长期成熟培养，逐步获得皮层样脑类器官。常规构建与初步鉴定周期约60天及以上，具体周期取决于细胞状态、培养阶段及检测项目。

明场镜下观察，构建获得的类器官整体呈球形或近球形，边界相对清晰。

图1｜人源大脑皮层类器官明场形态观察

为评估神经谱系诱导和祖细胞群体状态，本体系检测了SOX2、NESTIN和MUSASHI等神经干/前体细胞相关标志物。

• SOX2：常用于标记神经干/祖细胞及早期神经上皮相关群体，提示模型中保留一定祖细胞储备。

• NESTIN：神经干/祖细胞常用中间丝标志物，其阳性表达支持神经前体相关表型。

• MUSASHI（MSI1）：神经干/祖细胞相关RNA结合蛋白，评估活跃的神经前体细胞群体。

图2｜神经干/前体细胞及皮层祖细胞相关标志物免疫荧光结果。图中包括PAX6、TBR2、MUSASHI、NESTIN及DAPI/TUJ1通道，比例尺以原始图像标注为准

上述结果与类器官三维形态共同说明，模型中存在具有神经干/前体细胞相关特征的细胞群体。对产品质控而言，建议将形态学与多标志物联合检测结合使用，并根据培养天数设置阶段性判断标准。

PAX6常用于评估背侧前脑神经上皮/放射状胶质样祖细胞，TBR2（EOMES）常用于标记皮层中间祖细胞样群体，TUJ1（βIII-tubulin）则提示神经元谱系分化。

三类标志物的组合有助于从祖细胞维持、谱系过渡到神经元生成的连续角度评价模型。

图3｜皮层类器官中祖细胞相关标志物与TUJ1联合免疫荧光结果

• 人类早期皮层神经发生、祖细胞增殖与神经元分化机制研究。

• 患者特异性或基因编辑iPSC来源的神经发育疾病模型构建。

• 神经药物、环境因素、感染因素及神经毒性相关体外评价。

• 拓展：神经细胞互作、共培养和脑区融合类器官等进阶模型研究。

本次人源大脑皮层类器官构建与鉴定体系的建立，进一步完善了晶莱生物在iPSC定向分化、神经类器官和神经谱系模型方向的技术储备。

我们已完成类器官形态观察及多标志物初步验证，可根据不同科研目的进一步配置培养周期、检测指标和下游实验。

未来，晶莱生物类器官研究中心将持续完善脑类器官的区域特异性、细胞组成、批次稳定性和功能评价体系，为神经科学基础研究与转化研究提供更加可靠、可解释、可复现的体外模型。