stringtranslate.com

Миелиновидный

Миелиноид или миелиновый органоид — это трехмерная in vitro культивируемая модель, полученная из человеческих плюрипотентных стволовых клеток (hPSC), которая представляет различные области мозга, спинной мозг или периферическую нервную систему на раннем этапе развития плода человека. [1] [ 2] [3] Миелиноиды обладают способностью воспроизводить аспекты процессов развития мозга, микросреды, взаимодействия клеток, структурной организации и клеточного состава. [2] [3] Дифференциальным аспектом, определяющим, считается ли органоид церебральным органоидом /органоидом мозга или миелиноидом, является наличие миелинизации и компактного образования миелина , что является определяющей чертой миелиноидов. Из-за сложной природы человеческого мозга существует потребность в модельных системах, которые могут точно имитировать сложные биологические процессы. Миелиноиды представляют собой уникальную in vitro модель, с помощью которой можно проводить патологию миелина, нейродегенеративные заболевания, процессы развития и терапевтический скрининг. [1] [2]

История

Модели in vitro были критически важным компонентом многих биологических исследований. Монослои , или 2D-культуры, широко использовались в прошлом, однако они ограничены своей недостаточной сложностью и не могут воспроизвести архитектуру тканей, участвующих в биологических процессах, происходящих in vivo. [4] Модельные организмы, такие как Mus musculus , Caenorhabditis elegans , Drosophila melanogaster и Saccharomyces cerevisiae , воспроизводят биологическую сложность лучше, чем 2D-монослойные культуры. [5] [6] Однако эти модельные организмы не полностью отражают человеческую биологию. В частности, существуют резкие различия в развитии мозга между мышами и людьми. Основные различия в развитии включают изменчивость моделей деления нейральных стволовых клеток , а также локализацию и типы глиальных клеток , которые встречаются на определенных стадиях развития. [7] [8]

Используя технологии плюрипотентных стволовых клеток, были разработаны мозговые органоиды и церебральные органоиды для заполнения пробела в модельных системах для изучения развития и патологии человеческого мозга in vitro. Первый церебральный органоид был создан в 2013 году. [9] С тех пор появились различные протоколы для создания органоидов для различных областей мозга, таких как мозжечковый , [10] гиппокампальный , [11] средний мозг , [12] передний мозг , [13] и гипоталамический [14] органоиды. Церебральные органоиды представляют собой неврологическую модель, с помощью которой можно изучать заболевания, развитие и терапию. [15] Однако основным ограничением церебральных органоидов является то, что у них отсутствует надежное образование миелина, и поэтому они не очень подходят для исследований, изучающих белое вещество .

Это ограничение церебральных органоидов было устранено в 2018 году, когда были созданы мозговые органоиды, содержащие надежную популяцию миелинизирующих олигодендроцитов . Процесс создания этих миелинизированных мозговых органоидов длился 210 дней и включал добавление различных факторов роста и сред в определенные временные точки. [2] Из-за длительной продолжительности протокола 2018 года были предприняты попытки ускорить и оптимизировать дифференциацию и создание этих миелинизированных органоидов. Похожий протокол, который немного отличался добавленными факторами роста и временем смены сред, был описан в 2019 году. Этот протокол позволил создать органоиды с компактным образованием миелина к 160-му дню. [16]

Другой протокол, разработанный в 2019 году, продемонстрировал, что генерация миелинизированных органоидов может быть ускорена еще больше. Используя новый протокол, основной белок миелина (MBP), маркер дифференциации олигодендроцитов и миелинизации в ЦНС, можно было обнаружить уже на 63-й день (9 недель), а миелинизированные аксоны наблюдались на 105-й день (15 недель), что фактически вдвое сократило продолжительность протокола. [17] [18]

Протокол аналогичной продолжительности был создан в 2021 году, однако полученные органоиды немного отличаются по своему биологическому контексту. Этот протокол использовал тот факт, что миелинизация спинного мозга наблюдается до миелинизации коры. [1] Этот протокол генерировал органоиды с надежной миелинизацией с вентрально-каудальной судьбой клеток. [1] Эти органоиды, хотя технически и не являются мозговыми органоидами, также могут быть использованы для изучения патологии миелиновых заболеваний, что было подтверждено в исследовании путем создания органоидов, повторяющих патологию заболевания, наблюдаемую у пациентов с Nfasc 155-/-. В этом протоколе они назвали свои миелинизированные органоиды «миелиноидами», таким образом создав категорию органоидов, называемых миелиноидами. [1]

В 2021 году группа исследователей поставила перед собой задачу рассмотреть тот факт, что длительные протоколы дифференциации делают миелиноиды менее практичными для высокопроизводительных экспериментов, таких как скрининг лекарственных препаратов. [19] Для этого ученые разработали линию человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (hiPSC), которая основана на ранней экспрессии олигодендроглиального гена, что позволило ускорить генерацию миелинизированных органоидов всего за 42 дня. [19] На сегодняшний день это самый быстрый протокол для генерации зрелых олигодендроцитов в органоиде мозга. [19]

История протоколов генерации церебральных органоидов в миелиноиды

Методы культивирования

Общий рабочий процесс создания миелиновых органоидов.

Для создания органоидов плюрипотентным стволовым клеткам человека (hPSC) позволяют агрегировать в эмбриональные тельца (EB) в пластинах с низкой степенью прикрепления (в суспензии), которые затем культивируют во вращающемся биореакторе с факторами, специфичными для линии, для стимулирования амплификации, роста и дифференциации клеток. [2] [20] [21] EB обладают способностью дифференцироваться во все эмбриональные зародышевые слои, мезодерму, энтодерму и эктодерму. In vivo нервная система, включая миелин, генерируется из эктодермы. [21] Чтобы повторить это in vitro и создать миелиновые органоиды, EB культивируют в средах со специфическими факторами роста и добавками, которые приводят к эктодермальной дифференциации, с последующей нейронной индукцией. [21] Более конкретно, добавляются факторы нейронной индукции, чтобы вызвать образование нейронных клеток-предшественников, которые дают начало нейронам и глиальным клеткам, включая олигодендроциты, in vivo . [2]

Хорошо зарекомендовавший себя метод, используемый для эффективной дифференциации hPSC в нервные клетки, заключается в двойном ингибировании сигнализации SMAD с использованием дорсоморфина (также известного как соединение C) и SB431542. [1] [2] [22] [23] Для стимуляции дальнейшей пролиферации нервных клеток-предшественников в среду добавляются специфические факторы роста, такие как эпидермальный фактор роста (EGF) и фактор роста фибробластов 2 (FGF-2). [2] [23] [24] Перед нейронной и глиальной индукцией сфероиды обычно помещают во внеклеточный матрикс , такой как Матригель, и переносят во вращающийся биореактор, где непрерывно добавляются различные малые молекулы и факторы роста, чтобы способствовать дифференциации клеток в определенные структуры и типы клеток. [2] [20] [23]

In vivo нейрональная индукция предшествует образованию олигодендроцитов. [25] Поэтому в культуре сначала добавляются факторы нейрональной индукции, чтобы вызвать нейрокортикальное паттернирование сфероидов, а затем факторы, которые индуцируют образование клеток-предшественников олигодендроцитов (OPC) и дифференциацию в олигодендроглию. [2] [23] Чтобы способствовать образованию нейронов из нейрональных клеток-предшественников, в среду можно добавлять нейротрофический фактор мозга (BDNF) и нейротрофический фактор 3 (NT3). [2] [23] Затем в среду добавляют такие факторы, как тромбоцитарный фактор роста AA (PDGF-AA) и инсулиноподобный фактор роста 1 (IGF-1), чтобы вызвать расширение популяций OPC, присутствующих в органоиде, путем содействия пролиферации и выживанию OPC. [1] [2]

Наконец, добавляются факторы, которые вызывают дифференциацию OPC в олигодендроциты и, в конечном счете, миелинизирующие олигодендроциты. [1] [ 2] Сюда входит гормон щитовидной железы (Т3), который, как было показано, вызывает образование олигодендроцитов из OPC in vivo. [1] [2] Органоиды поддерживаются в суспензии, где они растут и созревают до тех пор, пока не потребуются для анализа. Основы этого рабочего процесса обычно используются для получения миелиновых органоидов; однако различные протоколы, которые на нем основаны, ввели множество модификаций для разных целей. Мадхаван и др. были первыми, кто разработал воспроизводимый протокол, который позволил генерировать органоиды с устойчивыми популяциями OPC и олигодендроцитов, и, следовательно, миелинизацией; их называют миелиновыми органоидами или миелиноидами. [2]

Хронология малых молекул и факторов роста для дифференциации и генерации миелиноидов.

Свойства и компоненты

Генерация миелиновых органоидов обычно зависит от нейрокортикальных паттернирующих факторов, которые устанавливают структурный и клеточный каркас, необходимый для индукции олигодендрогенеза на более поздних стадиях дифференцировки. [2] Таким образом, свойства и компоненты миелиновых органоидов на ранних стадиях дифференцировки очень похожи на те, которые наблюдаются в церебральных органоидах, где популяции нейральных прогениторных клеток, предшественников нейронов и глиальных клеток, начинают появляться и самоорганизовываться в отдельные слои, которые повторяют особенности коры во время раннего эмбриогенеза. [3]

На таких ранних стадиях миелиновые органоиды начинают формировать большой непрерывный нейроэпителий, который охватывает заполненную жидкостью полость, представляющую желудочек мозга. [9] Клетки-предшественники, окружающие предполагаемый желудочек, организуются в отдельные слои, определяемые специфическими нейронными маркерами, которые становятся более определенными по мере созревания органоида. [9] Слои включают желудочковую зону, окружающую полость, с клетками, экспрессирующими PAX6, SOX2 и Ki67, за которой следует внешняя субвентрикулярная зона и промежуточная зона с клетками, экспрессирующими Ki-67 и TBR2, и, наконец, слой кортикальной пластинки с клетками, экспрессирующими CTIP2 , MAP2 и TBR1 . [3]

После нейрокортикального паттернирования факторы роста линии олигодендроцитов стимулируют расширение собственных популяций распределенных OPC, вызывая существенное увеличение их числа, которые экспрессируют SOX6 , SOX10 и OLIG2 , маркеры глиальной индукции и спецификации OPC. [2] По мере созревания миелинового органоида клетки OPC дифференцируются в олигодендроциты, которые экспрессируют протеолипидный белок 1 ( PLP1 ), преобладающий компонент миелина, и MYRF25, специфичный для олигодендроцитов фактор транскрипции . [2] Олигодендроциты распределяются по нейронным слоям, где после созревания их отростки экспрессируют MBP и CNP (ранний маркер миелинизации), начинают расширяться, чтобы обернуть и миелинизировать окружающие их аксоны. Миелин подвергается созреванию, уточнению и уплотнению, в конечном итоге приводя к формированию функциональных нейронных сетей с компактно обернутыми миелиновыми пластинками. [1] [2] Дальнейшее созревание миелина приводит к образованию отдельных аксональных субдоменов с паранодальным аксо-глиальным соединением (PNJ) и узлом Ранвье . Наблюдение за паранодальной и узловой сборкой зависит от протокола, некоторые наблюдают паранодальную и узловую сборку, некоторые — нет. В целом, олигодендроциты в миелиновых органоидах демонстрируют способность образовывать компактный миелин, который обволакивает и организует вокруг нейронных аксонов, повторяя трехмерную архитектуру миелинизированных аксональных сетей у людей.

Приложения

Моделирование заболеваний

Миелиноиды повторяют различные фундаментальные аспекты развития мозга и миелинизации, и, следовательно, связанные с ними заболевания и патологии. Учитывая это, их можно использовать для моделирования различных заболеваний и понимания механизмов заболеваний, связанных с дефектами миелина, включая нейродегенеративные заболевания, повреждения ЦНС, PMD и NFASC. [1] [2] [17]

Болезнь Пелицеуса-Мерцбахера (БПМ)

PMD — редкое моногенное заболевание, вызванное различными мутациями гена протеолипидного белка 1 , сцепленного с Х-хромосомой (PLP1). [26] PLP1 — критический белок для образования миелина. PMD классифицируется как лейкодистрофия, что означает, что это заболевание, поражающее белое вещество мозга. Мадхаван и др. проверили, насколько хорошо их миелиноидная система может воспроизводить установленную клеточную патологию PMD. Органоиды были получены от трех пациентов с различной степенью тяжести заболевания, где у субъекта с делецией, дупликацией и точечной мутацией были легкие, умеренные и тяжелые фенотипы соответственно. [2] Их результаты продемонстрировали, что полученные миелинизирующие олигокортикальные сфероиды воспроизводят степени клеточной патологии, связанные с генетическими вариантами, поэтому могут служить моделями для понимания взаимосвязей между генотипами и фенотипами ПМД, которые еще не полностью охарактеризованы. [2]

Нонсенс-мутация нейрофасцина (NFASC)

Ген NFASC кодирует молекулу клеточной адгезии, которая участвует в росте нейритов и фасцикуляции . [27] Кроме того, NFASC участвует в организации сегмента инициации аксона и перехватов Ранвье во время развития. [27] Пациенты с бессмысленными мутациями в NFASC имеют аномалии в паранодальном аксо-глиальном соединении (PNJ). [1] Джеймс и др. продемонстрировали, что миелиноиды, полученные от пациента, имели широко распространенное образование миелиноидов как у пациента, так и у контрольной группы; однако, как и ожидалось, PNJ в миелиноидах, полученных от пациента, нарушило формирование паранодов. [1]

Анализ структуры и целостности миелина

Структуру и целостность миелина изначально трудно изучать у людей на молекулярном уровне. МРТ может пролить свет на аномалии миелина в человеческом мозге, однако многие исследования используют модели животных для изучения изменений, связанных с миелином, в ответ на генетические варианты. Миелиноиды предоставляют трехмерную систему, полученную от человека, для изучения структуры миелина. [2] Измерение количества и длины миелиновых оболочек, паранодальной/узловой организации и структуры, объема и уплотнения миелина, клеточной идентичности и состава, а также клеточной организации — все это методы количественной оценки изменений миелина. [1]

Тестирование лекарств и терапевтических средств

Исследования показали, что в миелиноидах человеческая миелинизация может быть фармакологически манипулирована количественно как на клеточном, так и на глобальном уровне по всем миелиноидам. [1] Таким образом, миелиновые органоиды могут быть использованы в качестве доклинической модели для оценки миелин-ассоциированных потенциальных терапевтических средств и лекарств в физиологически релевантном для человека контексте. [2]

Промиелинизирующие препараты

Миелиновые органоиды могут быть использованы для изучения терапевтического потенциала возможных стратегий миелинизации для людей с заболеваниями, связанными с демиелинизацией, такими как лейкодистрофии и рассеянный склероз , аутоиммунное демиелинизирующее заболевание, поражающее ЦНС. [2] [28] [29] Клемастин и кетоконазол являются промиелинизирующими препаратами, которые действуют как мощные стимуляторы генерации олигодендроцитов и миелинизации в моделях грызунов. Ранее известные эффекты обоих препаратов были воспроизведены с использованием миелиновых органоидов, поскольку они усиливали и ускоряли степень и скорость генерации олигодендроцитов, созревания и миелинизации в органоидах. [2]

Низкомолекулярные модуляторы пути стресса Er

Некоторые классы болезни Пелицеуса-Мерцбахера (ПМД), протеолипидный белок 1 (PLP1) демонстрируют перинуклеарную задержку в олигодендроцитах. [30] Перинуклеарная задержка неправильно свернутых белков является отличительной чертой стресса эндоплазматического ретикулума (ЭР), который может быть причастен к патологии, наблюдаемой при ПМД. [30] В миелиноидной модели болезни Пелицеуса-Мерцбахера (ПМД), разработанной в 2018 году, лечение модулятором путей стресса ЭР под названием GSK2656157, ингибитором протеинкиназо-R-подобной ЭР-киназы, частично восстановило перинуклеарную задержку PLP1, мобилизовав его из ЭР в отростки олигодендроцитов. [2] Кроме того, лечение привело к увеличению количества клеток, которые демонстрируют экспрессию MYRF, фактора транскрипции, специфичного для олигодендроцитов, уровень которого, как было отмечено, снижен в олигодендроцитах PMD по сравнению с контрольной группой. [2]

Редактирование генов: CRISPR

В миелиноидной модели PMD, вызванной точечными мутациями в протеолипидном белке 1 (PLP1), коррекция CRISPR последовательности дикого типа в hPSC, использованных для ее создания, спасла некоторые аспекты патологии PMD. [2] Лечение восстановило перинуклеарное удержание PLP1 и мобилизацию в отростки олигодендроцитов и увеличило количество олигодендроцитов, которые экспрессируют MYRF, специфический маркер олигодендроцитов, до уровней, наблюдаемых у здоровых контрольных лиц. [2] Миелиновые органоиды, полученные из hPSC после коррекции CRISPR точечных мутаций PLP1, генерировали миелин через 20 недель культивирования. [2]

Анализ генома

«Омикс» широко применяется к органоидам, и с момента разработки технологии органоидов стали использоваться анализы транскриптома, эпигенома, протеома и метаболома. [31] Кроме того, с использованием органоидов изучались целевое редактирование генов и взаимодействие хозяина и микробиома. [31]

Одноячеечные омики

Невозможно изучать паттерны экспрессии генов мозга у людей, поэтому возможность воссоздать некоторые аспекты сложности человеческого мозга in vitro позволяет исследовать аспекты развития и болезней человека. Одноклеточная омика — это мощный инструмент, который использовался для идентификации различных субпопуляций клеток-предшественников олигодендроцитов (OPC) и зрелых олигодендроцитов в мышиных моделях, которые ранее не были определены. [32] Гетерогенность олигодендроцитов ранее считалась функционально однородной; однако различные популяции клеток можно охарактеризовать с помощью специфических транскрипционных сигнатур и профилей онтологии генов .

Анализ миелиноидов методом секвенирования РНК отдельных клеток (scRNA seq), проведенный в 2018 году, подтвердил, что на протяжении нескольких стадий развития в олигокортикальных сфероидах существовали отдельные популяции олигодендроцитов, что близко соответствовало данным транскриптома отдельных клеток, полученным из коры головного мозга плода человека. [2] Благодаря их близкому транскриптомному сходству с данными мозга плода человека, регуляторный ландшафт клеток внутри церебральных органоидов может информировать о базовых регуляторных механизмах, управляющих развитием человеческого мозга. [33]

В 2020 году исследователи описали подход к получению значимой scRNA seq и анализа для хроматина, доступного транспозазе, с использованием данных секвенирования (ATAC-seq) из органоидов мозга. [33] Протокол, вероятно, может быть перенесен на миелиновые органоиды из-за схожей биологии между церебральными органоидами и миелиноидами.

Орго-сек

Orgo-seq — это структура, с помощью которой можно интегрировать данные секвенирования объемной РНК (bRNA) и scRNA органоидов. [34] Эта платформа была разработана для решения проблем, связанных с фенотипированием органоидов, и продемонстрировала свою способность идентифицировать критические типы клеток и гены-драйверы, специфичные для типов клеток, связанные с нарушениями развития нервной системы и проявлениями заболеваний. [34]

Используя фреймворк Orgo-Seq, три набора данных (bRNA-seq из органоидов, полученных от доноров, данные scRNA-seq из церебральных органоидов и фетальных мозгов в драгоценных исследованиях и bRNA-seq из проекта BrainSpan посмертных человеческих мозгов) были использованы для изучения вариантов числа копий при расстройствах аутистического спектра. Они использовали несколько наборов данных для определения типов присутствующих клеток и клеточно-специфичных драйверных генов в органоидах, полученных от пациентов.

Органоиды мозга служат в качестве модели, полученной от человека, с помощью которой можно изучать генетическую изменчивость и ее влияние на специфические процессы клеток и связь с нейродегенеративными расстройствами и расстройствами нейроразвития. [34] В частности, миелиноиды предоставляют систему для изучения специфических эффектов типа клеток в олигодендроцитах, которые нарушены генетическими вариантами. В целом, Orgo-Seq предоставляет количественную и проверенную структуру для исследования генов-драйверов и их роли в неврологических и неврологических расстройствах. [34] В будущем Лим и др. стремятся разработать структуру точной медицины для идентификации генных сетей и эффектов генетических вариантов в органоидной системе, которая будет включать миелиноиды, которые повторяют точный генетический фон пациента. [34]

Преимущества

При отсутствии человеческой мозговой ткани миелиноиды предлагают беспрецедентные возможности для изучения олигогенеза и миелинизации. [17] Хотя животные модели представляют ценность для изучения человеческих заболеваний, они не полностью воспроизводят развитие человеческого мозга и демонстрируют множество несоответствий, влияющих на их переносимость в физиологию человека. [20] Учитывая сходство миелиновых органоидов с человеческим мозгом, они были предложены в качестве моделей, соединяющих животные модели и физиологию человека. [3]

Были созданы и другие системы олигодендроцитов, полученные из hPSC, такие как двумерные (2D) модели монослойных олигодендроцитов. [2] Однако, по сравнению с 2D-системами, миелиновые органоиды более точно воспроизводят структуру и функциональность развивающегося человеческого мозга, содержащего более физиологически релевантную микросреду, включая их трехмерную цитоархитектуру, нейронные цепи, клеточные взаимодействия и в целом более физиологически релевантную микросреду. [2] [3]

Хотя церебральные органоиды формируют цитоархитектуру и состав мозга, в них, как правило, отсутствуют олигодендроциты — клетки, отвечающие за миелинизацию в центральной нервной системе. [2] Миелиноидный протокол, впервые предложенный в 2018 году и впоследствии модифицированный другими, предлагает воспроизводимый метод создания органоидов с надежными популяциями OPC и олигодендроцитов, которые отслеживают эндогенные нейроны, формирующие функциональные нейронные сети, покрытые миелином. [2] [19]

Наконец, способность генерировать миелиноиды из hPSC, полученных от пациента (индуцированные PSC), предлагает большие преимущества и возможности для изучения патогенеза, специфичного для пациента, на стадиях развития и созревания олигодендроцитов. Это позволяет разрабатывать персонализированные терапевтические подходы. [2] [18]

Ограничения

Как и в случае с любой модельной системой, миелиноиды имеют свои ограничения. Из-за методов, используемых для создания органоидов, может быть большая степень экспериментальной изменчивости. [18] Кроме того, из-за большой продолжительности, в течение которой происходит миелинизация, оптимизация дозировки молекул и методов лечения, участвующих в развитии миелина, может быть затруднена. [1] Преимущество скрининга лекарств в этой модели имеет свои собственные ограничения. Может быть сложно масштабировать эксперимент с миелиноидами до соответствующего масштаба для высокопроизводительного скрининга из-за большой продолжительности протоколов и ограниченной эффективности. [18]

Миелиноиды захватывают большое количество типов клеток, обнаруженных in vivo, однако они не захватывают все типы клеток. Микроглия отсутствует в некоторых миелиноидах, как было отмечено в протоколе 2021 года. [1] Миелиноиды также не захватывают никаких поведенческих аномалий.

Наконец, проблема всех органоидных культур заключается в том, что они полагаются на диффузию для достижения клеток питательными веществами. Поэтому многие органоиды будут развивать некротический центр из-за отсутствия питательных веществ, поступающих в самые внутренние клетки. [35] В последнее время развитие васкуляризированных органоидов представляет интерес и может потенциально облегчить эту проблему. [36] Однако миелиноиды, как описано в текущих протоколах, не васкуляризированы.

Ссылки

  1. ^ abcdefghijklmnopq Джеймс, Оуэн Г.; Селварадж, Бхуванейш Т.; Маньяни, Дарио; Берр, Карен; Конник, Питер; Бартон, Саманта К.; Васиштха, Навнит А.; Хэмптон, Дэвид У.; Стори, Дэвид; Смигиел, Роберт; Плоски, Рафал; Брофи, Питер Дж.; Френч-Констант, Чарльз; Лайонс, Дэвид А.; Чандран, Сиддхартан (3 мая 2021 г.). «Миелиноиды, полученные из iPSC, для изучения биологии миелина у людей». Developmental Cell . 56 (9): 1346–1358.e6. doi :10.1016/j.devcel.2021.04.006. PMC  8098746 . PMID  33945785.
  2. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab ac ad ae af ag ah ai aj ak Мадхаван, Майур; Невин, Захари С.; Шик, Х. Элизабет; Гаррисон, Эрик; Кларксон-Паредес, Шерил; Карл, Молли; Клейтон, Бенджамин Л. Л.; Фактор, Дэниел К.; Аллан, Кевин К.; Барбар, Лилианна; Джейн, Таня; Дуварас, Панайотис; Фоссати, Валентина; Миллер, Роберт Х.; Тесар, Пол Дж. (сентябрь 2018 г.). «Индукция миелинизирующих олигодендроцитов в человеческих корковых сфероидах». Nature Methods . 15 (9): 700–706. doi :10.1038/s41592-018-0081-4. PMC 6508550. PMID  30046099 . 
  3. ^ abcdef Чу, Леон; Аньонуэво, Адам; Нок, Эрин (2022). «Создание церебральных органоидовОрганоиды из человеческих плюрипотентных стволовых клетокПлюрипотентные стволовые клетки». Нейронные клетки-предшественники: методы и протоколы . 2389 : 177–199. doi :10.1007/978-1-0716-1783-0_15. PMID  34558011.
  4. ^ Corrò, Claudia; Novellasdemunt, Laura; Li, Vivian SW (1 июля 2020 г.). «Краткая история органоидов». American Journal of Physiology. Cell Physiology . 319 (1): C151–C165. doi : 10.1152/ajpcell.00120.2020. PMC 7468890. PMID  32459504. 
  5. ^ Суарес-Мартинес, Элиза; Суазо-Санчес, Ирен; Селис-Ромеро, Мануэль; Карнеро, Амансио (1 апреля 2022 г.). «3D и органоидная культура в исследованиях: физиология, наследственные генетические заболевания и рак». Cell & Bioscience . 12 (1): 39. doi : 10.1186/s13578-022-00775-w . PMC 8973959 . PMID  35365227. 
  6. ^ Ким, Джихун; Ку, Бон-Кён; Кноблих, Юрген А. (октябрь 2020 г.). «Человеческие органоиды: модельные системы для биологии и медицины человека». Nature Reviews Molecular Cell Biology . 21 (10): 571–584. doi :10.1038/s41580-020-0259-3. PMC 7339799. PMID  32636524 . 
  7. ^ Homem, Catarina CF; Repic, Marko; Knoblich, Jürgen A. (ноябрь 2015 г.). «Контроль пролиферации в нейральных стволовых и прогениторных клетках». Nature Reviews Neuroscience . 16 (11): 647–659. doi :10.1038/nrn4021. PMC 4667397. PMID 26420377  . 
  8. ^ Луи, Ян Х.; Хансен, Дэвид В.; Кригштейн, Арнольд Р. (8 июля 2011 г.). «Развитие и эволюция неокортекса человека». Cell . 146 (1): 18–36. doi :10.1016/j.cell.2011.06.030. PMC 3610574 . PMID  21729779. 
  9. ^ abc Ланкастер, Мадлен А.; Реннер, Магдалена; Мартин, Кэрол-Энн; Венцель, Дэниел; Бикнелл, Луиза С.; Херлз, Мэтью Э.; Хомфрей, Тесса; Пеннингер, Йозеф М.; Джексон, Эндрю П.; Кноблих, Юрген А. (сентябрь 2013 г.). «Церебральные органоиды моделируют развитие человеческого мозга и микроцефалию». Nature . 501 (7467): 373–379. doi :10.1038/nature12517. PMC 3817409 . PMID  23995685. 
  10. ^ Мугурума, Кейко; Нишияма, Аяка; Каваками, Хидеши; Хашимото, Коичи; Сасаи, Йошики (февраль 2015 г.). «Самоорганизация поляризованной мозжечковой ткани в трехмерной культуре плюрипотентных стволовых клеток человека». Cell Reports . 10 (4): 537–550. doi : 10.1016/j.celrep.2014.12.051 .
  11. ^ Сакагучи, Хидэя; Кадошима, Тайсукэ; Соен, Мика; Нари, Нобухиро; Исида, Ёсихито; Огуши, Масатоши; Такахаши, Дзюн; Эйраку, Мотоцугу; Сасаи, Ёсики (17 ноября 2015 г.). «Генерация функциональных нейронов гиппокампа из самоорганизующейся дорсомедиальной конечномозговой ткани, полученной из эмбриональных стволовых клеток человека». Nature Communications . 6 (1): 8896. doi :10.1038/ncomms9896. PMC 4660208 . PMID  26573335. 
  12. ^ Jo, Junghyun; Xiao, Yixin; Sun, Alfred Xuyang; Cukuroglu, Engin; Tran, Hoang-Dai; Göke, Jonathan; Tan, Zi Ying; Saw, Tzuen Yih; Tan, Cheng-Peow; Lokman, Hidayat; Lee, Younghwan; Kim, Donghoon; Ko, Han Seok; Kim, Seong-Oh; Park, Jae Hyeon; Cho, Nam-Joon; Hyde, Thomas M.; Kleinman, Joel E.; Shin, Joo Heon; Weinberger, Daniel R.; Tan, Eng King; Je, Hyunsoo Shawn; Ng, Huck-Hui (4 августа 2016 г.). «Органоиды, подобные среднему мозгу, из человеческих плюрипотентных стволовых клеток содержат функциональные дофаминергические и нейромеланин-продуцирующие нейроны». Клетка Стволовая клетка . 19 (2): 248–257. doi :10.1016/j.stem.2016.07.005. PMC 5510242. PMID  27476966 . 
  13. ^ Калутантриг Дон , Фламиния; Калебич, Нерео (2022). «Органоиды переднего мозга для моделирования клеточной биологии базальной радиальной глии при расстройствах нейроразвития и эволюции мозга». Frontiers in Cell and Developmental Biology . 10. doi : 10.3389/fcell.2022.917166 . PMC 9237216. PMID  35774229 . 
  14. ^ Хуан, Вэй-Кай; Вонг, Сэмюэл Чжэн Хао; Патер, Саршан Р.; Нгуен, Фуонг ТТ; Чжан, Фэн; Чжан, Дэниел Ю.; Чжан, Чжицзянь; Лу, Лу; Фан, Ваньци; Чэнь, Луюн; Фернандес, Анализе; Су, Ицзин; Сонг, Хунцзюнь; Мин, Го-ли (сентябрь 2021 г.). «Генерация гипоталамических дугообразных органоидов из человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток». Cell Stem Cell . 28 (9): 1657–1670.e10. doi :10.1016/j.stem.2021.04.006. PMC 8419002 . PMID  33961804. 
  15. ^ Eichmüller, Oliver L.; Knoblich, Juergen A. (ноябрь 2022 г.). «Человеческие церебральные органоиды — новый инструмент для исследований в области клинической неврологии». Nature Reviews Neurology . 18 (11): 661–680. doi :10.1038/s41582-022-00723-9. PMC 9576133. PMID  36253568 . 
  16. ^ Мартон, Ребекка М.; Миура, Юки; Слоан, Стивен А.; Ли, Цинъюнь; Рева, Омер; Леви, Ребекка Дж.; Хугенард, Джон Р.; Пашка, Серджиу П. (март 2019 г.). «Дифференциация и созревание олигодендроцитов в трехмерных нейронных культурах человека». Nature Neuroscience . 22 (3): 484–491. doi :10.1038/s41593-018-0316-9. PMC 6788758 . PMID  30692691. 
  17. ^ abc Kim, Hyosung; Xu, Ranjie; Padmashri, Ragunathan; Dunaevsky, Anna; Liu, Ying; Dreyfus, Cheryl F.; Jiang, Peng (14 мая 2019 г.). «Pluripotent Stem Cell-Derived Cerebral Organoids Reveal Human Oligodendrogenesis with Dorsal and Ventral Origins». Stem Cell Reports . 12 (5): 890–905. doi :10.1016/j.stemcr.2019.04.011. PMC 6524754 . PMID  31091434. 
  18. ^ abcd Марангон, Давиде; Капорале, Николо; Боккацци, Марта; Аббраккио, Мария П.; Теста, Джузеппе; Лекка, Давиде (2021). «Новые экспериментальные подходы in vitro к изучению миелинизации и ремиелинизации в центральной нервной системе». Границы клеточной нейронауки . 15 : 748849. doi : 10.3389/fncel.2021.748849 . ПМЦ 8551863 . ПМИД  34720882. 
  19. ^ abcd Шейкер, Мохаммед Р.; Пьетрогранде, Джованни; Мартин, Салли; Ли, Джу-Хён; Сан, Вунг; Волветанг, Эрнст Дж. (2021). «Быстрая и эффективная генерация миелинизирующих человеческих олигодендроцитов в органоидах». Frontiers in Cellular Neuroscience . 15 : 631548. doi : 10.3389/fncel.2021.631548 . PMC 8010307. PMID  33815061. 
  20. ^ abc Шоу, Икай; Лян, Фэн; Сюй, Шуньлян; Ли, Сюэкунь (2020). «Применение мозговых органоидов: от развития нейронов до неврологических заболеваний». Frontiers in Cell and Developmental Biology . 8 : 579659. doi : 10.3389/fcell.2020.579659 . PMC 7642488. PMID  33195219 . 
  21. ^ abc Ланкастер, Мадлен А.; Кноблих, Юрген А. (октябрь 2014 г.). «Создание церебральных органоидов из человеческих плюрипотентных стволовых клеток». Nature Protocols . 9 (10): 2329–2340. doi :10.1038/nprot.2014.158. PMC 4160653 . PMID  25188634. 
  22. ^ Чемберс, Стюарт М.; Фазано, Кристофер А.; Папапетру, Эйрини П.; Томишима, Марк; Саделен, Мишель; Штудер, Лоренц (март 2009 г.). «Высокоэффективная нейронная конверсия человеческих ES и iPS клеток путем двойного ингибирования сигнализации SMAD». Nature Biotechnology . 27 (3): 275–280. doi :10.1038/nbt.1529. PMC 2756723 . PMID  19252484. 
  23. ^ abcde Paşca, Anca M.; Sloan, Steven A.; Clarke, Laura E.; Tian, ​​Yuan; Makinson, Christopher D.; Huber, Nina; Kim, Chul Hoon; Park, Jin-Young; O'Rourke, Nancy A.; Nguyen, Khoa D.; Smith, Stephen J.; Huguenard, John R.; Geschwind, Daniel H.; Barres, Ben A.; Paşca, Sergiu P. (июль 2015 г.). «Функциональные корковые нейроны и астроциты из человеческих плюрипотентных стволовых клеток в 3D-культуре». Nature Methods . 12 (7): 671–678. doi :10.1038/nmeth.3415. PMC 4489980 . PMID  26005811. 
  24. ^ Ciccolini, Francesca; Svendsen, Clive N. (1 октября 1998 г.). «Фактор роста фибробластов 2 (FGF-2) способствует приобретению чувствительности к эпидермальному фактору роста (EGF) в клетках-предшественниках полосатого тела мышей: идентификация нейральных предшественников, реагирующих как на EGF, так и на FGF-2». Journal of Neuroscience . 18 (19): 7869–7880. doi :10.1523/JNEUROSCI.18-19-07869.1998. PMC 6792996 . PMID  9742155. 
  25. ^ Марстерс, Кэндис М.; Розин, Джессика М.; Торнтон, Хейли Ф.; Асланпур, Шагаег; Кленин, Наташа; Уилкинсон, Грей; Шуурманс, Кэрол; Питтман, Квентин Дж.; Курраш, Дебора М. (18 ноября 2016 г.). "Развитие олигодендроцитов в эмбриональном туберальном гипоталамусе и влияние Ascl1". Neural Development . 11 (1): 20. doi : 10.1186/s13064-016-0075-9 . PMC 5116181 . PMID  27863528. 
  26. ^ Хобсон, Грейс М.; Гарберн, Джеймс И. (февраль 2012 г.). «Болезнь Пелицеуса-Мерцбахера, болезнь Пелицеуса-Мерцбахера 1 и связанные с ней гипомиелинизирующие расстройства». Семинары по неврологии . 32 (1): 062–067. doi :10.1055/s-0032-1306388. PMID  22422208. S2CID  25529422.
  27. ^ ab "Ген NFASC - Нейрофасцин". Генные карты База данных генов человека .
  28. ^ Нобута, Хироко; Стокли, Джон Х.; Рович, Дэвид Х. (4 октября 2018 г.). «Новые рецепты для миелинизирующих олигодендроцитов». Cell Stem Cell . 23 (4): 464–465. doi : 10.1016/j.stem.2018.09.011 . PMID  30290175. S2CID  52923945.
  29. ^ Ransohoff, Richard M. (август 2012 г.). «Животные модели рассеянного склероза: хорошее, плохое и итоговый результат». Nature Neuroscience . 15 (8): 1074–1077. doi :10.1038/nn.3168. PMC 7097342 . PMID  22837037. 
  30. ^ ab Nevin, Zachary S.; Factor, Daniel C.; Karl, Robert T.; Douvaras, Panagiotis; Laukka, Jeremy; Windrem, Martha S.; Goldman, Steven A.; Fossati, Valentina; Hobson, Grace M.; Tesar, Paul J. (6 апреля 2017 г.). «Моделирование мутационных и фенотипических ландшафтов болезни Пелицеуса-Мерцбахера с помощью олигодендроцитов, полученных из человеческих iPSC». The American Journal of Human Genetics . 100 (4): 617–634. doi :10.1016/j.ajhg.2017.03.005. PMC 5384098. PMID  28366443 . 
  31. ^ ab Yin, Yuebang; Liu, Peng-Yu; Shi, Yinghua; Li, Ping (2021). «Секвенирование отдельных клеток и органоиды: мощное сочетание для моделирования развития органов и заболеваний». Reviews of Physiology, Biochemistry and Pharmacology . 179 : 189–210. doi :10.1007/112_2020_47. ISBN 978-3-030-74288-1. PMID  33619630. S2CID  232020007.
  32. ^ Бейтер, Ребекка М.; Ривет-Нур, Кортни; Мерчак, Андреа Р.; Бай, Робин; Йохансон, Дэвид М.; Слогар, Эрика; Сол-Черч, Катя; Оверол, Кристофер К.; Готье, Албан (28 июля 2022 г.). «Доказательства гетерогенности клеток-предшественников олигодендроцитов в мозге взрослой мыши». Scientific Reports . 12 (1): 12921. doi :10.1038/s41598-022-17081-7. PMC 9334628 . PMID  35902669. 
  33. ^ ab Kanton, Sabina; Treutlein, Barbara; Camp, J. Gray (2020). «Анализ генома отдельных клеток церебральных органоидов человека». Модели органоидов, полученные из плюрипотентных стволовых клеток человека . Методы в клеточной биологии. Том 159. С. 229–256. doi :10.1016/bs.mcb.2020.03.013. ISBN 9780128215319. PMID  32586444. S2CID  219436709.
  34. ^ abcde Лим, Элейн Т.; Чан, Инглеонг; Доус, Пеппер; Го, Сяоге; Эрдин, Серкан; Тай, Дерек Дж. К.; Лю, Сонглей; Рейхерт, Джулия М.; Бернс, Мэнникс Дж.; Чан, Ин Кай; Чианг, Джессика Дж.; Мейер, Катарина; Чжан, Сяочан; Уолш, Кристофер А.; Янкнер, Брюс А.; Райчаудхури, Соумья; Хиршхорн, Джоэл Н.; Гузелла, Джеймс Ф.; Тальковски, Майкл Э.; Чёрч, Джордж М. (10 июня 2022 г.). «Orgo-Seq интегрирует транскриптомные данные отдельных клеток и большого объема для идентификации генов-драйверов, специфичных для типа клеток и связанных с расстройством аутистического спектра». Nature Communications . 13 (1): 3243. doi : 10.1038/s41467-022-30968-3. PMC 9187732. PMID 35688811  . 
  35. ^ Келава, Ива; Ланкастер, Мадлен А. (15 декабря 2016 г.). «Раздача мини-мозгов: текущий прогресс и будущие перспективы в исследовании органоидов мозга». Developmental Biology . 420 (2): 199–209. doi :10.1016/j.ydbio.2016.06.037. PMC 5161139 . PMID  27402594. 
  36. ^ Чжао, Синли; Сюй, Цзылу; Сяо, Лан; Ши, Туо; Сяо, Хаорань; Ван, Ецинь; Ли, Яньчжао; Сюэ, Фанчао; Цзэн, Вэнь (12 апреля 2021 г.). «Обзор васкуляризации органоидов и органоидов на чипе». Frontiers in Bioengineering and Biotechnology . 9 : 637048. doi : 10.3389/fbioe.2021.637048 . PMC 8072266. PMID  33912545 .