10.3.2　脑类器官的组织结构

脑类器官的构建依赖于神经外胚层的诱导，同时，也依赖于细胞的自组织潜能。在2D分化条件下，神经干细胞形成“玫瑰花环”结构，即是细胞自组织潜能的体现。我们上面提到，在早期的无血清拟胚体分化中，也观察到了人源干细胞形成胚胎脑类似3D结构的现象，该研究进一步提示了构建3D人脑模型的可能。目前已构建的脑类器官模型类型多样，其中，更具明确结构特征的主要包括非定向分化脑类器官和皮质类器官，而其他脑区类器官、核团特异类器官相对而言结构特征可能不明显，这或许也与体内大脑皮层本身最具明确结构特征有关。

非定向分化脑类器官或皮质类器官分化过程中，早期由多能干细胞重聚形成的均一的球体经历自发神经外胚层诱导，或小分子介导的定向诱导后，将形成神经上皮，常表现为环绕在拟胚体外侧的、相对透明的上皮样结构。该结构在进一步培养过程中，尤其是在胞外基质材料（如基质胶）辅助下，将发生动态折叠，形成具备顶侧（apical side）—基底侧（basal side）极性的组织。其中，靠顶侧主要富集前体细胞区域，包括脑室样区域、脑室下区样区域等，靠基底侧主要富集神经元区域，包括底板层（subplate）、皮质板（cortical plate），及最外侧富集Cajal-Retzius细胞的区域。(https://www.daowen.com)

皮质特异前体细胞、神经元各自在上述对应区域富集。比如，v RG主要于脑室样区域增殖、分化，而oRG则主要富集在亚脑室样区域，这一空间组织特征与胚胎脑类似。新生神经元也呈现典型的顶侧—基底侧轴向排列，比如较早生成的神经元排布于靠顶侧（即内侧），晚期产生的神经元排布于其基底侧（即外侧），这也与新生皮层从内至外的发育模式一致。以上组织结构特征，均可通过对脑类器官样本的冷冻切片染色进行表征。此外，近年来发展迅速的空间转录组技术也已开始被应用于表征脑类器官的空间特征。

总体来看，模拟皮质发生的脑类器官不仅能重现皮质特异的细胞谱系发生，也能重现皮质发育时的空间组织特征，因此为在体外重现人脑发育提供了更接近真实人脑的模型。当然，脑类器官在模拟结构发育方面与真正的大脑仍存在差距。比如，目前的挑战之一，是如何在脑类器官中更精细呈现人脑皮层的六层结构。此外，针对其他结构特征明确的脑区（比如小脑），如何构建区域特性、组织结构明确的脑类器官模型，也是仍有待探索的重要问题。