研究进展|迄今为止最完整最大规模的人类神经类器官的综合转录组细胞图谱
研究进展|基于类器官和类器官胞外囊泡的疾病治疗策略
研究进展|利用下一代肿瘤类器官探索CAFs与髓系细胞的作用机制
研究进展|缺失 FABP7 会引发特发性正常脑型自闭症类器官过早神经分化
行业进展|天舟八号任务：肺细胞太空培养30天，微重力下类器官培养前景广阔
迄今为止最完整最大规模的人类神经类器官的综合转录组细胞图谱
2024年11月20日，瑞士苏黎世联邦理工学院、德国慕尼黑亥姆霍兹研究中心和瑞士巴塞尔大学的研究人员合作，在《Nature》发表文章，构建了人类神经类器官细胞转录组图谱（HNOCA）。研究整合了36组单细胞RNA测序数据，覆盖26种培养方案，超过170万个细胞。通过分析，团队比较了不同培养方案得到的神经元类型、成熟度与人类脑部神经元的转录组差异，并开发了应用程序界面，供其他研究者使用该细胞图谱进行神经类器官培养方案鉴定、疾病模型注释和量化比较。
研究团队使用Sfaira系统对数据进行标准化处理，并建立了数据整合策略，包括降维转化、自动注释和基于变分自编码器的整合算法。HNOCA的构建不仅整合了现有数据，还为新的神经类器官单细胞转录组数据提供分析资源。例如，通过将HNOCA应用于大规模形态发生素筛选实验数据，研究者能够量化不同形态发生素处理条件的神经元类型产出。
此外，研究团队整合了11组单细胞RNA测序数据，涉及10种神经疾病模型，通过与HNOCA比较，重新注释了疾病模型数据。他们发现，对照组与疾病组的类器官产生的神经元类型存在差异，这意味着直接比较可能无法得到疾病相关的基因表达差异。为此，研究团队建立了新的分析体系，使HNOCA成为大规模对照组单细胞转录组资源。
HNOCA的构建为人类神经类器官的单细胞组学研究提供了宝贵的数据资源和分析流程参考，可通过CELLxGENE Discover访问，相关数据和模型也可通过Zenodo下载。对于未包含在HNOCA的数据，研究团队开发了HNOCA-tools软件包，以便将分析方法应用于新数据。
基于类器官和类器官胞外囊泡的疾病治疗策略
2024年11月，上海大学转化医学研究院苏佳灿教授团队在《Journal of Nanobiotechnology》发表综述，首次系统总结了类器官和类器官外泌体（OEVs）的生物学原理及其在疾病治疗中的应用。文章重点讨论了OEVs与传统外泌体（EVs）的区别，并提出了OEVs的工程化改造方法，展望了类器官模型和OEVs模型在生物医学研究和临床治疗中的应用前景，为复杂疾病治疗提供创新方案。
类器官是体外自组装和分化的细胞团，能再现体内器官的结构和功能，来源包括胚胎干细胞、诱导多能干细胞和成体干细胞。类器官在疾病治疗中作为新兴工具，提供了疾病建模和治疗监测的动态平台，如3D打印的骨类器官用于骨骼损伤治疗，基于BMSCs的骨痂类器官促进骨再生，结肠类器官改善炎肠病小鼠病变区域的细胞功能。
OEVs是类器官分泌的纳米级囊泡，含有丰富的生物活性物质，能调节靶细胞的基因表达和功能。OEVs在生物发生、内化机制和组成上与传统EVs相似，但更能模拟体内复杂的细胞相互作用和环境条件。OEVs的分离需要精确处理，以确保囊泡的纯度和功能。苏教授团队开发了新的OEVs提取方案，强调使用无EVs的血清以防止外源污染。
OEVs在医疗应用中展现出巨大潜力，能有效解决传统EVs的局限性，如提取效率低和功能不足。OEVs作为新型治疗剂和创新纳米药物递送系统，具有巨大潜力，但也存在局限性，例如缺乏靶向能力。苏教授团队讨论了OEVs的工程修饰方法，包括对类器官进行修饰以间接获得工程化OEVs和对分离OEVs进行直接工程化。
总结来说，类器官和OEVs在疾病治疗中展现出巨大潜力，但仍面临挑战，如产量和标准化问题。未来的研究应着眼于改进类器官培养技术，增强功能多样性，以满足临床移植和治疗的需求。
利用下一代肿瘤类器官探索CAFs与髓系细胞的作用机制
2024年11月4日，奥地利维也纳医科大学的Julijan Kabiljo团队在《Journal for Immunotherapy of Cancer》上发表研究，构建了一个模拟体内肿瘤微环境的3D共培养模型，包括结直肠癌（CRC）类器官、单核细胞和肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）。研究发现CAFs在模拟肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）的表型和功能中起关键作用，且化疗和溶瘤病毒治疗能改变TAMs的免疫抑制表型。
研究团队从手术切除的组织中生成原代CRC类器官，从全血中分离单核细胞培养成巨噬细胞，并建立了CRC类器官、CAFs和单核髓系细胞的共培养模型。单细胞RNA测序显示CAF显著影响单核细胞中TAM标记基因的表达，共培养后单核细胞上调了免疫抑制表型相关的标记。CAF指导的单核细胞表达多种趋化因子，对免疫细胞吸引和肿瘤微环境形成至关重要。共培养模型显示CAFs的存在显著影响单核细胞形态，从圆形变为更伸展的形状，CAFs在细胞外基质中形成高密度的间充质区域，类似于患者肿瘤中的特征。流式细胞法分析表明CAFs的存在诱导了TAM表型标记物的上调。
研究还发现化疗和O-IAV治疗能减少TAM样细胞中免疫抑制标记物的表达，并增加促炎细胞因子的分泌，显示出对TAM样细胞的再极化作用。这些发现为理解CRC治疗中细胞免疫调节提供了依据，对开发新药物组合和个体化药物筛选具有重要意义。
缺失 FABP7 会引发特发性正常脑型自闭症类器官过早神经分化
2024年11月18日，南京医科大学胡志斌和刘妍在《Advanced Science》上发表研究，发现FABP7/MEK通路在自闭症谱系障碍（ASD）患者神经干细胞（NSCs）异常分化中的关键作用，为ASD治疗提供了潜在靶点。
研究团队利用正常头型ASD患者的诱导多能干细胞（iPSC）衍生脑类器官，通过单细胞测序和组织形态学分析，发现ASD类器官中NSCs过早分化，FABP7表达降低，且FABP7/MEK通路的调节能逆转这一现象。此外，FABP7敲除和MEK2过表达小鼠表现出ASD相关行为。研究排除了遗传和环境风险因素，如母亲糖尿病、高龄、妊娠期高血压和孕前抗抑郁药使用，从三个正常头型ASD患者身上获得iPSCs和脑类器官，揭示了FABP7在神经发生和皮层分化中的作用，为理解ASD发病机制提供了新见解。
天舟八号任务：肺细胞太空培养30天，微重力下类器官培养前景广阔
在天舟八号任务中，中国空间应用系统迎来了迄今为止实验项目最多、科学实验载荷及样品数量最多、重量最重的一次任务。其中，细胞研究尤其是“空间微重力下人多能干细胞3D生长及分化研究”成为焦点，为地面人类健康带来潜在福祉。
天舟八号飞船将对人多能干细胞在空间微重力条件下的3D生长及分化进行深入研究。与2D生长相比，3D生长的细胞能在多个方向上生长，形成类器官结构。此外，科学家们还计划尝试在轨活细胞冻存，将这些细胞活着带回地球，以检验太空环境对细胞生长规律的影响，并探索其是否能够变成“超级干细胞”。
天舟八号任务的干细胞研究不仅推动了类器官科学的发展，也为未来的太空探索和地面医疗研究提供了宝贵的数据和技术支持。随着太空技术的不断进步，这些研究成果有望为人类健康带来更多的福祉。
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