人類大腦的高度復雜性使得許多關(guān)于腦疾病的研究很難在生物模型中進行，因此急需建立起一種人腦發(fā)育的體外模型。

目前已有一種可以生成三維腦組織，即所謂的腦類器官的方法，它能夠很好地模擬腦器官的內(nèi)源性發(fā)育過程。利用這種方法，我們使用患者特異性的誘導多能干細胞(iPSC)培育出了頭小畸型的人類三維類器官，為研究該疾病的發(fā)生機制奠定了基礎(chǔ)。過去通常使用小鼠模型來研究頭小畸形，但由于小鼠與人體之間差異較大，導致這項研究失敗。制備人類頭小畸型類器官的具體方法是先將患者的皮膚成纖維細胞重編程為誘導多能干細胞，然后在添加了堿性成纖維細胞生長因子 (FGF-basic)、CHIR 99021和MEK抑制劑的培養(yǎng)基中培養(yǎng)21天?？焖僭鲩L的克隆被挑選出來并傳代于經(jīng)滅活處理的CF-1小鼠胚胎成纖維細胞上生長。隨后，單個細胞被接種在添加了低濃度的FGF-basic和高濃度的ROCK抑制劑的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，形成神經(jīng)上皮組織后轉(zhuǎn)移到Matrigel膠滴中，經(jīng)過一段時間的靜態(tài)生長，將這些組織膠滴轉(zhuǎn)移到旋轉(zhuǎn)生物反應(yīng)器中，并加入含有維甲酸的分化培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。通過分析這些患者的類器官，研究人員發(fā)現(xiàn)了過早的神經(jīng)元分化，這可能是導致疾病表型的原因。

iPSC來源的類器官神經(jīng)培養(yǎng)技術(shù)也被應(yīng)用于研究重癥特發(fā)性自閉癥譜系障礙(ASD)患者的神經(jīng)發(fā)育變化。

首先，使用預處理的未分化iPSCs克隆獲得類胚體(EB)，然后用Accutase酶將其轉(zhuǎn)化為單個細胞，并在添加了Y27632和重組小鼠Noggin的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，以誘導前腦的形成。接下來，收集自由懸浮的EBs并將其鋪板于包含Matrigel的組織培養(yǎng)皿中，以形成神經(jīng)花環(huán)。在添加了Noggin的神經(jīng)元培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，第二天更換培養(yǎng)基并添加FGF2、Noggin和人Dkk1。幾天后，手動分離神經(jīng)花環(huán)，并將自由懸浮的細胞團塊鋪平于玻璃培養(yǎng)皿中。接著，加入含有FGF2和EGF的神經(jīng)元培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)。經(jīng)過懸浮培養(yǎng)五天后，將自由漂浮的細胞團塊以單個團塊的形式鋪平于具有超低附著力的96孔板中，并在含有BDNF和GDNF的培養(yǎng)基中完成最終分化。

B細胞濾泡類器官

初始（Na?ve）B細胞受到抗原刺激后，在淋巴結(jié)或脾臟中會形成細胞聚集區(qū)，被稱為生發(fā)中心。在生發(fā)中心中，B細胞會進行增殖和突變，以產(chǎn)生高親和力的抗體，并進行克隆擴增。迄今為止，使用二維細胞培養(yǎng)的方法很難在體外重現(xiàn)這一過程。