类器官发育“时间表”不同于真实大脑

奥地利科学技术研究所研究团队首次建立小鼠大脑皮层类器官模型，并通过与真实小鼠大脑进行比较发现，两者虽然形成了相似的细胞群体并遵循相似的分子发育程序，但神经元形成等关键过程的时间顺序存在明显差异。相关研究发表于新一期《自然》杂志。

培养皿里的类器官究竟有多像真实器官？为了回答这一问题，团队建立了稳定的小鼠干细胞系，并开发出一种稳定、可重复的小鼠大脑皮层类器官培养方法。随后，他们将不同发育阶段的类器官与真实小鼠大脑进行比较，通过单细胞测序分析两者的细胞类型、数量以及出现和消失的时间。

结果显示，在研究涉及的发育阶段，类器官与真实小鼠大脑中出现了非常相似的细胞群体，两者也遵循相似的分子发育程序。也就是说，类器官在很大程度上走上了与真实大脑相似的发育道路。然而，两者在发育“时间表”上存在差异。

在真实小鼠大脑中，皮层干细胞的发育具有严格的时间顺序。最初，干细胞通过对称分裂不断增殖，随后转变为不对称分裂，产生神经元。神经元生成完成后，胶质细胞才开始出现。因此，大脑发育的不同阶段依次进行。

而在类器官中，虽然能够产生相应的细胞类型，但神经元发育的时间顺序并未完全按照真实大脑的节奏推进。它能够按照大致的发育程序前进，却缺少真实大脑中更加精确的时间调控。

团队认为，这种差异可能与类器官缺少真实大脑中的干细胞微环境有关。真实大脑中，干细胞会受到邻近细胞、血管、信号分子、生长因子以及机械信号等多种外部因素调控。而培养皿中的类器官主要依靠自身的自组织能力形成，缺少这些来自外部环境的调节信号。

这项研究有助于确定哪些大脑发育机制可利用类器官进行研究，以及类器官模型在哪些方面仍存在局限。