費(fèi)城-人腦類器官是用于模擬人腦發(fā)育和疾病特征的卓越平臺(tái)。賓夕法尼亞大學(xué)佩雷??爾曼醫(yī)學(xué)院的研究人員以產(chǎn)生類器官的方法為模型，以模擬大腦和大腦等不同大腦區(qū)域，賓夕法尼亞大學(xué)佩雷??爾曼醫(yī)學(xué)院的研究人員已經(jīng)產(chǎn)生了弓形核(ARC)的第一個(gè)類器官，下丘腦的一種必不可少的結(jié)構(gòu)發(fā)出饑餓和飽食的信號(hào)。下丘腦的這一部分表現(xiàn)出大量的細(xì)胞多樣性，并且比先前建模的大腦部分復(fù)雜得多。
在今天發(fā)表在《細(xì)胞干細(xì)胞》上的一篇論文中，賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員報(bào)告說(shuō)，它們產(chǎn)生了模擬下丘腦ARC的弓形類器官(ARCO)。先前的研究已經(jīng)從人誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞(iPSC)生成了2D下丘腦樣神經(jīng)元和3D下丘腦類器官。但是，以前不存在產(chǎn)生下丘腦核特異類器官的協(xié)議。
研究人員應(yīng)用了機(jī)器學(xué)習(xí)方法，并使用已發(fā)布的小鼠數(shù)據(jù)在單細(xì)胞水平上預(yù)測(cè)了人類下丘腦的ARC種群。然后，研究人員將來(lái)自ARCO數(shù)據(jù)集的單個(gè)細(xì)胞簇與新生兒人類下丘腦中預(yù)測(cè)的人類ARC細(xì)胞進(jìn)行了比較。他們使用這種方法確定了ARCO與人類ARC的細(xì)胞類型多樣性和分子特征非常相似。
賓夕法尼亞大學(xué)神經(jīng)科學(xué)教授郭國(guó)立博士說(shuō)：“這種模型提供了檢查下丘腦弓狀核先前無(wú)法接近的人類胎兒發(fā)育的機(jī)會(huì)。”“我們首次在人類下丘腦中建立了細(xì)胞類型圖譜，這將是進(jìn)一步了解腦部疾病(例如某些肥胖和自閉癥病因)發(fā)展的藍(lán)圖。”
知道下丘腦功能障礙會(huì)導(dǎo)致疾病，例如Prader-Willi綜合征(PWS)-一種由15號(hào)染色體上特定基因的功能喪失引起的遺傳性疾病，患者不斷饑餓，經(jīng)常導(dǎo)致肥胖癥和其他并發(fā)癥-研究人員從兩名具有導(dǎo)致PWS的已知基因突變的患者中產(chǎn)生了iPSC，并使用這些結(jié)果來(lái)推導(dǎo)ARCO。他們表明，源自PWS患者的ARCO保持了疾病和患者特定的基因特征。例如，ARC中的一種細(xì)胞類型負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)瘦素反應(yīng)，從而調(diào)節(jié)食物攝入量，并且已知該途徑在PWS患者中會(huì)出現(xiàn)功能異常。研究人員發(fā)現(xiàn)，PWS ARCO中的瘦素反應(yīng)和信號(hào)通路確實(shí)存在功能障礙，
標(biāo)簽： 下丘腦
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