点击本文中加粗蓝色字体即可一键直达新药情报库免费查阅文章里提到的药物、机构、靶点、适应症的最新研发进展。
在神经生物学研究的前沿，神经类器官作为关键的模型工具获得了广泛的关注。近年来，基于三维干细胞的模型在细胞生物学中占据了重要地位，而神经类器官的研究更是其中的焦点。然而，尽管之前的研究通过在Matrigel生成神经类器官取得了一些进展，但由于Matrigel来源于肿瘤细胞外基质，成分不明，且在控制神经细胞分化的力学和生化特性方面存在限制，从而使得其生成的细胞群不足以精准地代表体内成熟或胎儿阶段的细胞。这在一定程度上限制了其在疾病和发育模型研究中的应用。
在当前的科学探索中，寻找更优异的培养基质，以提高神经类器官中神经细胞的代表性和健康状态成为了关键任务。虽然细胞命运可以通过外部信号加以调控，但涉及细胞外基质（ECM）的影响研究仍较为稀缺，这为研究人员提供了探索新型基质的良机。
近日，美国范德比尔特大学的Ethan S. Lippmann研究团队在《细胞报告》杂志上发表了一项新研究，题为《生物功能化明胶水凝胶支持iPSC来源的皮质类器官的发展和成熟》。该研究对比分析了传统的Matrigel和通过N-钙粘附蛋白肽功能化的明胶甲基丙烯酸酯水凝胶（GelMA-Cad）在皮质神经类器官培养中的不同影响。研究结果显示，肽的功能化可以调节细胞分化过程中的命运和多样性，使用GelMA-Cad培养的类器官在代表和功能性上更接近人类胎儿神经网络，其神经元表现出更高的自发性突触后电流。这证明了结合基质的信号肽能对分化产生影响，GelMA-Cad可以作为Matrigel的替代品在神经类器官的培养中使用。此项研究在提供更佳培养基质方面有助于提升细胞代表性，对神经生物学研究和疾病模型构建有重要意义，同时也为其它功能化水凝胶的开发提供了新思路。
研究中，N-钙黏附蛋白肽的适用密度和交联剂浓度经过精心筛选，发现肽的存在与水凝胶的力学性质无显著关联。但在形态上，使用不同基质培养的类器官显示出明显差异。GelMA和GelMA-Cad培养的类器官在第10天仍保持紧密结构，到第30天虽然小于Matrigel培养的类器官，但在形态上保持相似的圆形度，且N-钙黏附蛋白肽可以促进神经轴突的延伸。
单细胞RNA测序（scRNA-seq）的分析表明，基质条件影响细胞发展路径。在Matrigel中，细胞增殖的相关转录物上调，而在明胶基质中生成神经板相关细胞几乎不存在。此类蛋白在明胶基质中的存在更为显著，表明特定细胞的丰富程度。
在长期培养过程中，基质条件对后期神经元的数量和分布具有影响。GelMA或GelMA-Cad培养的类器官中，上层兴奋性神经元增多，并支持SATB2+细胞厚度的增加。兴奋性神经元的转录组分析显示，与细胞应激相关的基因在Matrigel中富集，而GelMA-Cad的类器官中富集的是与神经成熟有关的顶级遗传表达，这暗示了更成熟的神经网络形成。
另外，GelMA-Cad对放射状胶质细胞多样性的影响显著，尤其对长期培养中细胞命运的优异分化及皮质类器官的电生理特性进行了深入分析。研究结果表明，GelMA-Cad的水凝胶相比Matrigel，在多个方面展现了其优越性，尤其是在类器官中神经元网络成熟和功能发育方面，这为未来神经生物学研究提供了更佳的工具和方法。
免责声明：新药情报内容编辑团队专注于介绍全球生物医药健康研究的最新进展，本文旨在提供信息交流，不代表任何立场或治疗方案推荐。如需专业医疗建议，请咨询正规医疗机构。
