学术报告：血管化脑类器官的构建及其在神经血管相互作用研究中的应用
一、研究作者及发表信息
本研究的通讯作者为Zhen-ge Luo（罗振革），来自上海科技大学生命科学与技术学院；第一作者Xin-yao Sun（孙新尧）同时任职于中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心。研究于2022年6月25日发表在*Journal of Molecular Cell Biology*（2022, 14(6), mjac040），题为《Vascularizing the Brain Organoids》。
二、学术背景与研究目标
脑类器官（brain organoids）是由多能干细胞（pluripotent stem cells, PSCs）自组织形成的三维神经组织模型，可模拟特定脑区的结构和细胞特征。然而，现有脑类器官缺乏血管结构和免疫细胞（如小胶质细胞，microglia, MG），限制了其在神经发育和疾病研究中的应用。血管系统对神经元的营养供给、血脑屏障（blood-brain barrier, BBB）功能及神经免疫调控至关重要。因此，本研究旨在通过融合血管类器官（vessel organoids, VORs）与脑类器官，构建具有功能性血管和免疫细胞的血管化脑类器官（fused vascularized brain organoids, fVBORs），以模拟更接近体内的神经-血管-免疫互作环境。
三、研究流程与方法
1. 血管类器官（VORs）的构建
- 步骤1：中胚层诱导：利用人胚胎干细胞（human embryonic stem cells, hESCs）通过短暂中胚层诱导生成血管前体细胞（vascular progenitors, VPs）。
- 步骤2：血管内皮细胞（endothelial cells, ECs）分化：通过转录因子调控（如ETS variant 2）促进VPs向ECs分化，并在Matrigel中培养形成三维血管网络。
- 步骤3：功能验证：通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）和免疫染色证实VORs包含ECs、壁细胞（周细胞和平滑肌细胞）及小胶质细胞，且转录组与人类脑血管高度相似。血管网络在流体压力下可形成开放管腔，支持灌注。
脑类器官与VORs的融合
功能分析
四、主要结果与逻辑链条
1. VORs的构建成功：scRNA-seq证实VORs包含多种血管细胞，且转录组接近人脑血管（与小鼠差异显著），为后续融合实验奠定基础。
2. fVBORs的功能验证：BBB-like结构的形成和MG的嵌入，解决了传统脑类器官缺乏血管和免疫细胞的局限。
3. 神经发育促进：血管化显著提升神经元成熟度，支持“血管微环境调控神经发生”的假说（Shen et al., 2004）。
五、研究结论与价值
1. 科学价值：首次在体外构建包含完整血管和免疫细胞的脑类器官，为研究神经-血管-免疫互作提供了新工具。
2. 应用潜力：
- 药物筛选：BBB-like结构可用于测试药物穿透性。
- 疾病建模：如阿尔茨海默病（MG功能异常）或脑血管病变。
- 再生医学：血管化类器官移植后或能更好整合宿主血管。
六、研究亮点
1. 方法创新：通过分步诱导中胚层和血管前体细胞，实现血管类器官的高效生成。
2. 多细胞整合：首次在类器官中同时模拟血管、神经元和MG的相互作用。
3. 跨物种对比：VORs转录组数据揭示了人-鼠脑血管的差异，提示模型的人源化优势。
七、挑战与展望
1. 现存问题：fVBORs缺乏星形胶质细胞和少突胶质细胞，皮层分层未完全模拟体内。
2. 未来方向：引入微流体系统模拟血流，或共培养其他神经胶质细胞以完善模型。
八、资助信息
本研究获中国国家自然科学基金（32130035）、国家重点研发计划（2021ZD0202500）及中国科学院前沿科学重点项目（QYZDJ-SSW-SMC025）支持。
（注：术语翻译示例：血脑屏障（blood-brain barrier, BBB）、小胶质细胞（microglia, MG）、单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq））