摘要：早期人脑类器官研究虽已取得不少成果，但始终存在一个遗憾：缺乏小胶质细胞。没有小胶质细胞的参与，脑类器官无法精准模拟真实大脑，难以触及大脑发育、神经疾病的核心机制。

小胶质细胞是中枢神经系统的免疫细胞，是大脑中的“隐形卫士”。

早期人脑类器官研究虽已取得不少成果，但始终存在一个遗憾：缺乏小胶质细胞。没有小胶质细胞的参与，脑类器官无法精准模拟真实大脑，难以触及大脑发育、神经疾病的核心机制。

MC-HBOs培养初相识

2024年12月，Neural Regeneration Research在线发表了题为“Generation, interrogation, and future applications of microglia-containing brain organoids”的综述文章，对含小胶质细胞脑类器官的相关研究进展进行概述，包括培养方法、特点、应用及未来研究方向等。

脑类器官与传统动物模型相比，具有更多独特优势，如脑类器官能够模拟脑室下区的内层和外层，而这是小鼠所不具备的细分结构。多能干细胞（iPSC）衍生的脑类器官正在引起科研人员的关注，并尝试建立标准的培养方案。经典脑类器官存在局限性，如缺乏血管化、难以模拟大脑发育后期阶段和衰老大脑、缺乏免疫细胞，因此人们在不断改进脑类器官培养技术。

为了更精准地模拟体内神经系统，并开展神经炎症和潜在免疫调节研究，需要一种高度专业化的脑类器官亚型。使脑类器官具备免疫能力的关键是包含相关的免疫细胞类型。为此科研人员开发了含有小胶质细胞的脑类器官MC-HBOs模型。目前，MC-HBOs构建有共培养、添加、自发育三种策略。

MC-HBOs模型构建策略

（源自文献：doi: 10.4103/NRR.NRR-D-24-00921）

MC-HBOs构建之细胞因子

南华大学的蒙庆团教授团队在精神疾病领域顶尖期刊Molecular Psychiatry发表了题为“Microglia-containing human brain organoids for the study of brain development and pathology”的综述论文，对MC-HBOs构建策略进行了详细描述。

在细胞培养体系中巧妙的加入细胞因子，能够精准调控多能干细胞的分化，重现脑发育的关键阶段。

iPSC具有分化成身体各种细胞的潜能，但需要一把“钥匙”开启。

成纤维细胞因子FGF2能够激活细胞内的一系列信号通路，促使iPSC表达神经干细胞的特异性标志物。向iPSC培养体系中添加适量FGF2，能够显著提高神经干细胞的生成效率。

表皮生长因子EGF不仅促进神经干细胞增殖，还增强其自我更新，确保有足够数量的神经干细胞用于后续脑类器官的构建。在EGF培养体系中，短短几天就能实现神经干细胞翻倍增长，为脑类器官发育奠定基础。

随着脑类器官的不断发育，细胞因子持续调控神经元、神经胶质细胞的增殖、迁移，构建出复杂、真实的神经网络。

脑源性神经营养因子BDNF为神经元提供生长所需的营养物质，促进轴突和树突生长，形成密集的神经网络。

胶质细胞源性神经营养因子GDNF侧重于调节神经胶质细胞的功能，使其均匀分布在神经元周围，为神经元提供保护和支持。

MPCs与NPCs共培养构建MC-HBOs

小胶质细胞祖细胞（MPCs）与神经前体细胞（NPCs）共培养构建MC-HBOs模型的培养体系（源自文献：doi: 10.1038/s41380-022-01892-1）

MC-HBOs细胞因子组合

在脑类器官培养的不同阶段，细胞的需求和状态不同，需要根据类器官的发育阶段调整细胞因子的组合。

早期可重点添加EGF、FGF2等促进神经干细胞增殖和分化的因子，同时添加适量的CSF1、IL-34等促进小胶质细胞分化的因子。

后期可逐渐减少促增殖的细胞因子，增加BDNF、NGF等促进神经元和小胶质细胞功能成熟的因子，以及IL-10、IL-4等维持免疫平衡的因子。

小胶质细胞的功能和活性是MC-HBOs构建成功的关键，需要优化细胞因子组合和序贯使用。

IFN-γ激活小胶质细胞向M1型极化，增强免疫防御功能。IL-10抑制小胶质细胞的过度活化和炎症反应。精细调节IFN-γ和IL-10的比例和作用时间能够获得满足不同研究目的和状态的脑类器官，如模拟神经炎症的类器官中可先添加IFN-γ后添加IL-10，实现诱导小胶质细胞活化后控制炎症反应的目的。

IL-1β诱导小胶质细胞活化和增殖，但有神经毒性，在使用时可以添加BDNF、NGF等保护神经的细胞因子。

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【参考文献】

Zhang, W, et al. Microglia-containing human brain organoids for the study of brain development and pathology. Mol Psychiatry, 2023: http://doi.org/10.1038/s41380-022-01892-1

Julia Di Stefano, et al. Generation, interrogation, and future applications of microglia-containing brain organoids. Neural Regen Res, 2024. doi: 10.4103/NRR.NRR-D-24-00921.

来源：小尹讲科学