研究进展|利用人体多能干细胞生成自组织神经肌肉骨骼三组织类器官模型
研究进展|患者来源的胶质母细胞瘤类器官可实时评估临床 CAR-T 细胞疗效
研究进展|利用脑类器官多组学平台研究中风的损伤机制和药物反应
研究进展|用于肿瘤类器官-免疫细胞直接相互作用共培养系统的声学虚拟3D支架
行业动态|中科院重磅发布《2024研究前沿》报告，类器官入围热点前沿！
利用人体多能干细胞生成自组织神经肌肉骨骼三组织类器官模型
2024年12月9日，上海科技大学向阳飞团队在《Cell Stem Cell》上发表了一项突破性研究，利用人类多能干细胞构建了首个自组织的人类神经肌肉骨骼类器官（hNMSOs），为研究人类神经肌肉骨骼轴及相关疾病提供了体外模型。
与通过组装不同类器官实现复合构建的技术不同，本研究通过共发育策略从人类多能干细胞生成神经肌肉骨骼三组织类器官hNMSOs，实现了三种组织的共同分化及空间自组织。RNA测序和空间转录组分析显示，hNMSOs中神经、肌肉和骨骼谱系共同出现并自组织，神经结构域获得腹侧特异性身份，并产生支配骨骼肌的运动神经元。这些区域在发育过程中成熟并建立功能连接，骨骼支撑对肌肉发育至关重要。
研究还使用逆行示踪、多电极阵列、光遗传刺激和钙成像等方法揭示了hNMSOs的三个组织区域的发育成熟以及组织间的功能连接，证明神经区域的运动神经元能通过神经肌肉接头控制肌肉区域的骨骼肌收缩。此外，hNMSOs模型还分析了人骨骼组织对骨骼肌发育的重要性，并探索了关节炎疾病中神经肌肉骨骼轴的异常，揭示了病理性骨骼变性后的神经肌肉结构与功能变化。
这项研究建立了首个神经肌肉骨骼三组织类器官技术，将为研究人类神经肌肉骨骼组织互作、相关疾病机制、药物发现等提供重要模型。
患者来源的胶质母细胞瘤类器官可实时评估临床 CAR-T 细胞疗效
2024年12月9日，宾夕法尼亚大学医学院的宋洪军教授和明国莉教授在《Cell Stem Cell》上发表了一项研究，提出患者来源的胶质母细胞瘤类器官（GBO）能作为评估CAR-T细胞疗法效果的实时化身。
研究中，团队首次利用实验室培养的GBO模拟患者对CAR-T细胞疗法的应答，发现GBO对治疗的反应与患者大脑中实际肿瘤的反应一致。GBO能在2-3周内生成，相比传统方法，大幅缩短了测试治疗所需的时间。研究团队使用双靶点CAR-T细胞治疗患者和GBO，结果表明GBO的治疗反应与患者肿瘤反应相关，当GBO显示肿瘤细胞被T细胞破坏时，患者的肿瘤体积也缩小，脑脊液中的CAR-T细胞增加，显示治疗有效。此外，研究还发现GBO和患者脑脊液中反映毒性的免疫细胞因子水平相似，表明GBO能模拟患者在治疗中的神经毒性风险，帮助确定CAR-T细胞的合适剂量。
总的来说，这项研究开发的GBO是一个强大且准确的工具，有助于个性化治疗胶质母细胞瘤患者，并加深对这种复杂且致命癌症的理解。
利用脑类器官多组学平台研究中风的损伤机制和药物反应
近日，中国医学科学院北京协和医院的冷泠教授团队在《Bioactive Materials》期刊上发表了一项研究，利用人诱导多能干细胞（hiPSC）衍生的脑类器官建立了缺氧中风模型。研究发现，特定星形胶质细胞在缺氧环境中的反应不同，并且确定了缺血脑中脑组织增生的主要星形胶质细胞类型。此外，研究还观察到缺氧后的皮质兴奋性神经元出现凋亡和衰老迹象，并发现中药配方灯盏生脉胶囊可能通过调节脂质代谢相关功能在缺血性和缺氧性中风治疗中发挥作用。
该研究通过多组学方法分析了中风的病理机制，为卒中研究和药物筛选提供了新的策略和平台。研究结果表明，人脑类器官可以作为评价药物疗效的体外卒中模型，同时中医通过调节能量代谢和神经系统中功能蛋白的表达来恢复缺血缺氧引起的脑损伤，为脑卒中的治疗提供了新方向。
用于肿瘤类器官-免疫细胞直接相互作用共培养系统的声学虚拟3D支架
2024年11月22日，中南大学湘雅医院陈翔教授、陈泽宇教授与西安电子科技大学费春龙副教授、李照希助理研究员合作，在《Science Advances》上发表了一篇创新性文章。文章介绍了一种声学虚拟3D支架（AV-Scaf）技术，用于实现3D肿瘤类器官培养和肿瘤类器官-免疫细胞共培养系统。这项技术通过涡流声场促进肿瘤细胞自组织，增强钙离子流入，加速细胞间相互作用，从而提高了3D类器官的形成效率。
研究人员使用AV-Scaf建立了无支架的黑色素瘤和乳腺癌类器官，并将其与T细胞共培养。这种方法避免了传统固体支架可能影响细胞行为的生物物理线索，具有非接触式操作的优势。AV-Scaf通过超声换能器和透镜产生聚焦声涡旋，实现肿瘤细胞在焦平面内的聚集，同时激活离子通道触发细胞重编程。
研究还发现，AV-Scaf培养的肿瘤类器官在形态特征上与传统Matrigel方法培养的类器官相似，且能表达特定标志物，保持与患者组织一致的结构完整性。RNA测序分析揭示了AV-Scaf激活离子通道、增强钙离子流的潜在机制，促进了细胞自组织过程。
此外，AV-Scaf技术还提高了T细胞活化效率，为研究肿瘤与免疫系统之间的相互作用提供了新的实验平台。这项技术在癌症研究和免疫治疗领域具有巨大潜力，为类器官培养提供了新的思路和方法。
中科院重磅发布《2024研究前沿》报告，类器官入围热点前沿！
2024年11月27日，中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院文献情报中心与科睿唯安联合发布《2024研究前沿》报告和《2024研究前沿热度指数》报告。《2024 研究前沿》以数据库中13318个研究前沿为基础，以核心论文数（P）和年篇均被引频次（CPT）为指标，遴选出包括临床医学、生物科学、化学与材料科学等在内11个学科领域的125个领先研究前沿（含110个热点前沿和15个新兴前沿）。
生物科学领域Top10热点前沿包括先导编辑技术、人工智能预测蛋白质结构、细胞死亡、类器官等相关研究。其中，类器官赛道两项热点前沿入选，分别为“功能性人脑类器官的模型”，和可用于心脏、肝脏、骨骼等类器官探索的“3D生物打印”。前者在核心论文数量（29）以及被引频次（6581）两个维度的评估中均位居前三。
目前，中国在类器官研究领域高度活跃、产出颇丰，但与美国相比仍存在有一定差距。本次《2024研究前沿》和《2024研究前沿热度指数》报告肯定了类器官在模拟人类神经发育和疾病研究方面的重大潜力，并强调了国内科研院所对3D生物打印技术的密切关注，为未来的类器官研究与应用提供了指导，将助力国内类器官研究继续蓬勃发展并进一步扩大在国际学术界的贡献与影响力。
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