美国科研团队开发了一种从干细胞来源的分离单个神经玫瑰状结构生成人类端脑类器官的方法，该方案将有助于人类脑发育和疾病的研究，以及推动基于类器官的新型生物计算机的发展。
人类端脑发育的奥秘，藏在胚胎第25天一根“神经管”的诞生里。过去用动物模型或杂乱的多玫瑰花结类器官，总难复现人类独有的神经元复杂性与疾病突变。本文将带来颠覆性解法，从单神经玫瑰花结（SNR）出发，精准培育3毫米端脑类器官。5个月即可生成会放电、有突触的神经元，还能一键敲入自闭症基因SHANK3缺失。无需伦理争议，就能在培养皿里“重演”人类大脑发育与疾病。
图1基于干细胞来源SNR生成人端脑类器官的流程示意图
图6基于CRISPR-Cas9技术实现人PS细胞中SHANK3基因完全半合子缺失。
图7基于scRNA-seq对1月龄和5月龄SNR衍生类器官细胞组成的表征。
图8基于免疫组织化学法分析1月龄与5月龄SNR来源类器官的细胞组成及组织结构特征。
图9对5月龄SNR衍生类器官进行脑片膜片钳电生理记录。a.类器官在振动切片机腔室中粘附固定后的图像（切片前）。b.从类器官获取的300 μm厚切片代表性图像（用于脑片电生理实验）。c.膜片钳实验中，置于记录腔室内harp装置下的切片图像。d.U Brain Browser（http://organoid.chpc.）电生理数据可视化截图。
类器官的生成流程共分为五个阶段（图1）：多能干细胞（PS细胞）的维持与扩增（1~21）、神经诱导（22~24）、NR的形成与分离（25~43）、从分离出的SNR构建类器官（44~45）、类器官的成熟培养（46~60）。
与SNR衍生类器官相关的实验，利用CRISPR-Cas9制备携带大片段缺失的人干细胞（图6）、单细胞RNA测序（图7）、免疫组织化学（图8）以及脑片膜片钳电生理记录（图9）。
局限性
图2成功分化早期各阶段的代表性细胞图像。a.PS细胞克隆在消化重铺前（阶段1）。b.重铺后第1天，100 %汇合的PS细胞层，神经诱导开始（阶段2）。c.神经诱导培养基中培养 9 天后形成的多层神经上皮，准备重铺以形成神经玫瑰花结（阶段2）。d：神经玫瑰花结（NR）团簇（阶段3）。e.直径>200μm、腔室清晰的单个SNR，满足手动分离标准；f.手动分离后的SNR，准备转入96孔板悬浮培养（阶段4）。比例尺，250 μm。
图3SNR衍生类器官在分离后不同时间点的代表性图像。
图4未能成功分化为SNR衍生类器官的代表性图像。
图5 MG包埋的SNR衍生类器官。
故障排除
参考文献
Ullah HMA, Huang Q, Chiola S, Wang Y, Shcheglovitov A. Generating and characterizing human telencephalic brain organoids from stem cell-derived single neural rosettes. Nat Protoc. Published online June 27, 2025. doi:10.1038/s41596-025-01197-x