人類大腦的高度復(fù)雜性使得許多關(guān)于腦疾病的研究很難在生物模型中進(jìn)行，因此急需建立起一種人腦發(fā)育的體外模型。

目前已有一種可以生成三維腦組織，即所謂的腦類器官的方法，它能夠很好地模擬腦器官的內(nèi)源性發(fā)育過程。利用這種方法，我們使用患者特異性的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)培育出了頭小畸型的人類三維類器官，為研究該疾病的發(fā)生機制奠定了基礎(chǔ)。過去通常使用小鼠模型來研究頭小畸形，但由于小鼠與人體之間差異較大，導(dǎo)致這項研究失敗。制備人類頭小畸型類器官的具體方法是先將患者的皮膚成纖維細(xì)胞重編程為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，然后在添加了堿性成纖維細(xì)胞生長因子 (FGF-basic)、CHIR 99021和MEK抑制劑的培養(yǎng)基中培養(yǎng)21天?？焖僭鲩L的克隆被挑選出來并傳代于經(jīng)滅活處理的CF-1小鼠胚胎成纖維細(xì)胞上生長。隨后，單個細(xì)胞被接種在添加了低濃度的FGF-basic和高濃度的ROCK抑制劑的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，形成神經(jīng)上皮組織后轉(zhuǎn)移到Matrigel膠滴中，經(jīng)過一段時間的靜態(tài)生長，將這些組織膠滴轉(zhuǎn)移到旋轉(zhuǎn)生物反應(yīng)器中，并加入含有維甲酸的分化培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。通過分析這些患者的類器官，研究人員發(fā)現(xiàn)了過早的神經(jīng)元分化，這可能是導(dǎo)致疾病表型的原因。

iPSC來源的類器官神經(jīng)培養(yǎng)技術(shù)也被應(yīng)用于研究重癥特發(fā)性自閉癥譜系障礙(ASD)患者的神經(jīng)發(fā)育變化。

首先，使用預(yù)處理的未分化iPSCs克隆獲得類胚體(EB)，然后用Accutase酶將其轉(zhuǎn)化為單個細(xì)胞，并在添加了Y27632和重組小鼠Noggin的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，以誘導(dǎo)前腦的形成。接下來，收集自由懸浮的EBs并將其鋪板于包含Matrigel的組織培養(yǎng)皿中，以形成神經(jīng)花環(huán)。在添加了Noggin的神經(jīng)元培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，第二天更換培養(yǎng)基并添加FGF2、Noggin和人Dkk1。幾天后，手動分離神經(jīng)花環(huán)，并將自由懸浮的細(xì)胞團(tuán)塊鋪平于玻璃培養(yǎng)皿中。接著，加入含有FGF2和EGF的神經(jīng)元培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)。經(jīng)過懸浮培養(yǎng)五天后，將自由漂浮的細(xì)胞團(tuán)塊以單個團(tuán)塊的形式鋪平于具有超低附著力的96孔板中，并在含有BDNF和GDNF的培養(yǎng)基中完成最終分化。

B細(xì)胞濾泡類器官

初始（Na?ve）B細(xì)胞受到抗原刺激后，在淋巴結(jié)或脾臟中會形成細(xì)胞聚集區(qū)，被稱為生發(fā)中心。在生發(fā)中心中，B細(xì)胞會進(jìn)行增殖和突變，以產(chǎn)生高親和力的抗體，并進(jìn)行克隆擴(kuò)增。迄今為止，使用二維細(xì)胞培養(yǎng)的方法很難在體外重現(xiàn)這一過程。