[发明专利]人源化类脑器官在脑损伤运动障碍疾病中的应用

说明书

本发明涉及人源化类脑器官的一种新用途，即在制备治疗脑损伤的移植物中的应用。其优点表现在：与脑创伤组相比，类脑移植可促进脑创伤运动皮层区和侧脑室区的神经再生；移植后7天、14天、28天，在脑创伤运动皮层区可检测到类脑组织细胞的存在，证明类脑移植后存活的可行性。神经肌肉功能测试和平衡木测试结果显示，与脑创伤组相比，术后7天，类脑移植可明显改善神经肌肉功能，具有较好的平衡木运动能力。

技术领域

本发明涉及脑科学技术领域，具体地说，是人源化类脑器官在脑损伤运动障碍疾病中的应用。

背景技术

脑损伤具有较高的发病率、死亡率，但是缺乏有效治疗，是非常严重的社会和健康问题。人诱导性多能干细胞(iPSCs)在体内或体外的环境下，可分化生成几乎全部类型的细胞，用于模拟人类发育和疾病发生、药物筛选、细胞替代治疗等。大量临床前研究表明，干细胞移植治疗可促进脑损伤的恢复。但是，传统的单层细胞培养只可以控制iPSC靶向分化为特定的细胞类型，并不能模拟生物系统内的三维(3D)细胞的组织组装特性，无法实现组织损伤真正意义上的功能替代和修复治疗。

近年来，针对iPSCs的3D培养研究逐渐增多，给予其特定的诱导分化因子和培养条件，已成功获得肠、肾、视网膜等类器官(organoids)，包括类脑器官(cerebral organoids,CO)。2013年，类脑器官首次在Nature杂志上报道，开启了脑发育和脑疾病相关研究的新征程。在这项类脑培育研究中，首次通过3D培养系统，在旋转发生瓶内获得类脑器官，成功模拟了皮层发育进程，被评为“2013年世界十大科技进展”。随后，2016年Cell杂志报道了类脑器官的优化培育方法学，降低了培育成本，并且实现了类脑器官的脑区特异性分化培育，成功获得类前脑、中脑和下丘脑样器官。目前，全脑和脑区特异性类脑的培育方法学已成功构建，其应用正在逐步推广，例如，类脑用于模拟寨卡病毒引起的头小畸形症、探究产前酒精暴露对类脑的神经突生长、神经再生的影响；利用阿尔茨海默病患者来源的诱导性多能干细胞结合presenilin-1突变，模拟脑皮层神经退化微环境；利用类脑芯片模拟尼古丁暴露等。

申请日为2018年05月04日的中国专利申请201810417891.9涉及到人源化类脑器官的培养方法及用于构建缺血模型，但是，类脑器官作为脑器官的优越性，在脑损伤运动障碍疾病中移植后，是否可改善脑损伤后的运动障碍等，尚无研究报道。

发明内容

本发明的目的是，探究类脑在脑运动皮层损伤移植中的可行性，是否可与在体脑组织连接，是否促进脑损伤后的神经再生，是否改善运动皮层损伤引起的运动障碍，提供人源化类脑器官的一种新用途。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：类脑器官在制备治疗脑损伤和/或脑损伤引起的后遗症的移植物中的应用。

进一步地，所述的类脑器官为人源化类脑器官。

进一步地，所述的人源化类脑器官为3D结构的人源化类脑器官。

进一步地，所述的人源化类脑器官由人多能干细胞先后经历胚层分化、神经外胚层分化、神经上皮组织形成，并在旋转发生瓶中诱导得到3D结构的人源化类脑器官。

进一步地，所述的人源化类脑器官通过如下方法制备得到：

(1)超低吸附孔板内接种人多能干细胞，获得胚胎小体样细胞簇；

(2)继续诱导分化，胚胎小体样细胞簇开始出现胚层分化特征，形成初始的神经上皮样组织，并转移至新的超低吸附孔板内继续培养；

(3)神经上皮样组织继续诱导分化，经历Matrigel胶滴包被的静态培养，形成神经上皮芽样组织，即开始进行类脑器官的分化；

(4)将包被Matrigel胶滴的神经上皮芽样组织转移至旋转发生瓶内，继续培养，获得形成脑功能分区、表达前脑标记物和脉络丛标记物的类脑器官。