干细胞研究与治疗杂志

抽象的

源自诱导性多能干细胞的三维人体神经组织的结构分析

帕特里克·泰伦斯·布鲁克斯、米克尔·阿贝赫·拉斯穆森和波尔·海特尔

目的：本研究旨在建立一种由诱导性多能干细胞（iPSC）生产三维（3D）人类神经组织的方法，并通过组织超微结构和神经标志物的表达相结合来分析结果。

方法：通过对人类 iPSC 进行基于 3D 支架的神经分化方案，实施两步细胞培养程序。首先，使用神经命运诱导小分子来创建神经上皮单层。其次，将单层胰蛋白酶消化成单个细胞，并接种到多孔聚苯乙烯支架中，进一步培养以产生 3D 神经组织。通过免疫组织化学和透射电子显微镜 (TEM) 相结合来表征神经组织。

结果： iPSC 发育成 3D 神经组织，表达神经祖细胞、早期神经分化和成熟、放射状胶质细胞和细胞增殖的标志物，包括 SOX2、巢蛋白、β-III 微管蛋白、MAP2、Tau、BLBP 和 Ki67。我们发现了大量类似于发育中神经管形态的玫瑰花结结构。这些神经管状结构 (NTLS) 被证明包含神经祖细胞维持和增殖的区域。TEM 分析进一步证实了与胚胎神经管的相似性，表明管腔紧密连接和初级纤毛。此外，NTLS 由从管腔辐射的放射状胶质细胞和呈现细长细胞核的神经祖细胞组成，发出在早期神经发生和有丝分裂期间的相互运动核迁移中出现的核转位信号。

结论：我们的研究结果表明，这种相对简单的基于 3D 支架的人类 iPSC 神经分化方案能够重现早期神经发育中的几个关键事件。NTLS 的组织和这些结构周围组织中成熟神经细胞的存在表明，该方案具有用于神经发育和疾病建模的体外研究的潜力。