中国神经再生研究(英文版) ›› 2022, Vol. 17 ›› Issue (2): 330-332.doi: 10.4103/1673-5374.317976

• 观点:退行性病与再生 • 上一篇    下一篇

基于干细胞的3D脑类器官,可模仿,研究和挑战阿尔茨海默氏病

  

  • 出版日期:2022-02-15 发布日期:2021-10-08

Stem cell-based 3D brain organoids for mimicking, investigating, and challenging Alzheimer’s diseases

Federica Cordella, Carlo Brighi, Alessandro Soloperto*, Silvia Di Angelantonio*   

  1. Center for Life Nanoscience, Istituto Italiano di Tecnologia, Rome, Italy (Cordella F, Brighi C, Soloperto A, Di Angelantonio S)
    Department of Physiology and Pharmacology, Sapienza University, Rome, Italy (Cordella F, Brighi C, Di Angelantonio S)
  • Online:2022-02-15 Published:2021-10-08
  • Contact: Alessandro Soloperto, PhD, alessandro.soloperto@iit.it; Silvia Di Angelantonio, PhD, silvia.diangelantonio@uniroma1.it.

摘要: Neural Regen Res:研究阿尔茨海默病的体外3D脑模型
    阿尔茨海默病是一种进行性的、不可逆的神经退行性疾病,可导致认知功能下降,行为和社会表现恶化。该病的病因与遗传和环境因素有关,使阿尔茨海默病成为一种多因素疾病,主要分为晚发性阿尔茨海默病和早发性阿尔茨海默病。阿尔茨海默病的临床表现,包括记忆障碍和认知功能改变,是由突触和神经元丧失以及内嗅皮质、海马和新皮质的显著炎症状态引起的。随着各种三维体外平台的出现,用于疾病建模的创新、临床相关结构的数量正在迅速增长,包括类器官培养、三维生物打印和三维细胞支架方法。这些先进的技术已经成功地应用于在体外复制几种人类神经退行性疾病的发病机制,如阿尔茨海默病、帕金森病和肌萎缩侧索硬化症,有助于解剖参与该疾病的分子途径。在类器官中,3D细胞外基质的存在促进细胞外释放蛋白质微区的间质积聚。尽管脑类器官的产生是一项杰出的技术,但在神经退行性疾病的研究中仍需引起重视。尽管皮质类器官显示存在星形胶质细胞和少突胶质细胞以及有图案的神经元群,但小胶质细胞和血管网络的缺失,两者都来自中胚层谱系,仍然是一个需要纠正的主要缺陷。小胶质细胞是大脑中的巨噬细胞,在神经发育过程中通过突触剪接调节神经元连接,同时表达神经保护和免疫调节的作用,在成年期也发挥重要作用,在脑实质内巡逻,触发迅速的促炎或抗炎反应。鉴于此,建立一个包含这种细胞亚型存在的类器官模型对于与疾病正确结合至关重要。然而,目前大多数体外三维脑模型缺乏小胶质细胞,因此无法提供一个准确的框架来阐明神经退行性变的机制牵连在疾病的表现和病理传播从细胞到细胞的整个大脑。
    来自意大利罗马第一大学的Silvia Di Angelantonio团队认为人源性脑类器官可能代表了一种创新的体外模型,它首次考虑了人脑的整体复杂性,否则在2D培养物或动物模型中无法完全复制。基于诱导多能干细胞的类有机物为加深我们对生理和病理条件下神经元-胶质细胞-小胶质细胞相互作用和串扰的理解提供了独特的技术。在这方面,3D脑类器官可能有助于确定不同的脑细胞如何在建立阿尔茨海默病和其他痴呆样表型的神经退行性变机制中发挥关键作用,扩大我们对其发病机制和进展的认识。使用基因组编辑方法引入阿尔茨海默病突变和/或患者来源的诱导多能干细胞可以揭示新的分子靶点,从而为建立更符合要求的治疗方法铺平道路,可能减少药物筛选中动物模型的使用。
   文章在《中国神经再生研究(英文版)》杂志2022年 2 月 2  期发表。

https://orcid.org/0000-0002-8142-6059 (Alessandro Soloperto); https://orcid.org/0000-0003-1434-3648 (Silvia Di Angelantonio)

Abstract: Alzheimer’s disease (AD) is a progressive and irreversible neurodegenerative disorder that causes a decline of cognitive functions and a deterioration of behavioral and social performances. According to current estimations, AD is considered the prevalent cause of dementia, accounting for 60% and 80% of cases every year. The etiology of the disease is related to both genetic and environmental factors, making AD a cultifactorial disorder, with a major classification as late-onset AD and early-onset AD.