BU’s Core Organoid 澳门威尼斯人注册网站研究 Spans CRC & MED Campuses to Restore Organ Functi在
作者：Danny Giancioppo和Jack Osm在d b| 图片由Mart在 Thunemann， Ella Zeldich和Ben Woloz在提供
类器官是国际生物医学澳门威尼斯人注册网站研究领域的一个日益增长的趋势——但它们是什么？ 顾名思义，这是一个由细胞组成的器官的简化模型，澳门威尼斯人注册网站研究了这两种器官 在体外 (在活的有机体之外)和 体内 （活的有机体内部）到 加强对器官相关疾病的认识和治疗。 通过利用这些人类干细胞在细胞尺度上重建微型大脑、胰腺和其他现有器官功能，澳门威尼斯人注册网站研究人员可以更清楚地了解它们的病理、表型和未来的修复途径。
在波士顿大学，类器官澳门威尼斯人注册网站研究甚至超越了一个校园。 在查尔斯河校区，神经光子学中心的教职员工一直在努力与医学院的教职员工合作，以进一步推进彼此的工作，并更好地了解神经学科，如阿尔茨海默氏症，唐氏综合症，帕金森症，以及原发性肝癌和糖尿病。 因此，波士顿大学类器官相关澳门威尼斯人注册网站研究的核心是坚持跨校园合作，以进一步推进器官治疗和理解的应用和影响。
但是波士顿大学类器官澳门威尼斯人注册网站研究的每个核心方面是什么样子的，它们是如何重叠的？ 要想看到两个校区的澳门威尼斯人注册网站研究成果趋同，首先必须了解类器官澳门威尼斯人注册网站研究的每个核心功能是什么，以及领导该澳门威尼斯人注册网站研究的教员是谁。
创建瀑样:
神经退化：本·沃洛辛的目的是了解阿尔茨海默氏症和渐冻症
神经退行性疾病是一个和人类大脑本身一样复杂的领域。 在此类澳门威尼斯人注册网站研究中使用类器官表明，人们不仅热衷于澳门威尼斯人注册网站研究神经退行性变的机制，而且愿意比我们用肉眼更深入地观察大脑。 You’d have to be pretty dedicated, then, to delve so deep 在to the why 和 how of neurodegenerati在. 问 Ben Woloz在，医学博士他会告诉你他是最合适的人选。
“我是一个‘神经退行性患者’，”他开玩笑说，并解释说，他对神经退行性疾病澳门威尼斯人注册网站研究的投入使他成为神经科学其他领域和分支的“智力游客”。 无论来源如何，只要澳门威尼斯人注册网站研究是有根据的，Woloz在就会继续澳门威尼斯人注册网站研究，以加强他对导致大脑功能不稳定和波动的原因的澳门威尼斯人注册网站研究。 最终，这项工作确定了他是一名神经细胞生物学家。
当被问及类器官对理解这类疾病的本质有什么用处时，Woloz在解释说：“在神经退行性疾病的背景下，阿尔茨海默病和ALS领域的人们在开发干细胞以显示病理方面遇到了很多困难。 你可以看到疾病的影响，但你只是看不到大脑中看到的东西。”
“对于类器官，你从某种神经前体细胞开始，让它们在培养液中漂浮，让它们生长超过9个月。 它们概括了你在大脑中看到的许多皮层结构。 它们会发展出一些兴奋性细胞，特别是在培养一段时间后，它们会开始发展星形胶质细胞。 在某种程度上，它概括了胎儿发生的事情，因为它需要9个月的时间！”
这种与人类生殖的比较只是使类器官澳门威尼斯人注册网站研究如此吸引人的人类因素之一，不仅在神经退行性澳门威尼斯人注册网站研究中，而且在其他领域。 越来越多驱使人们澳门威尼斯人注册网站研究类器官的是它们与人类细胞的紧密联系，实际上它们的起源。 “如果你想知道它是否发生在人类身上，你想要能够在人体系统中观察，”沃罗津博士说。
这种与人类细胞系统的直接联系，不仅可以更容易地模拟名义上的大脑活动和进化的功能或病理，还可以更容易地模拟功能失调的细胞。 你可以在各种模型和人类神经元中看到这种效果。 这意味着你也可以让患病细胞，或者那些有基因变异和突变的细胞“等基因”地纠正类器官中的突变。 事实证明，这对于了解阿尔茨海默氏症等疾病的病因是非常宝贵的，因为你可以测试类器官，看看基因中是否有什么可能导致疾病。
这种对神经退行性病理的反映在很大程度上推动了沃罗津博士工作的合作性质。 “这实际上是我和Christ在e Cheng为了获得Kilach和奖而进行的一项交叉合作。” 虽然程教授已经离开了波士顿大学的校园，但Woloz在工作的合作性质仍在继续。 “我还与三个不同的团体就这个问题进行了明确的交流。 我和他谈过 安娜Devor我们实际上做了一些实验，观察这些东西在老鼠大脑中的生长。 我对自己没有什么好问题，但是 茱莉亚TCW 现在也在做类似的事情，而且效果很好。 和我一起工作过的人 季新陈 使用无创的光学方法来观察病理，这是我们正在共同进行的工作。”
至于下一阶段的类器官澳门威尼斯人注册网站研究，沃罗津博士说，还有“很多很多的进展”要做。 例如，“在阿尔茨海默病和许多衰老疾病中，老年人有一些东西 你 没有，你们这些自以为是的年轻人。 那是脑血管病。 他们的血管堵塞了。 很明显，衰老的疾病很大程度上取决于你是否向大脑供血。 所以这个领域对类器官和血管之间的相互作用非常感兴趣。”
他与安娜·德沃尔（安娜Devor）的合作工作就是追求这一澳门威尼斯人注册网站研究方向的一个例子——他们并不孤单。 越来越多的澳门威尼斯人注册网站研究人员将类器官植入人工血管或植入大脑，重点澳门威尼斯人注册网站研究血管的相互作用。 在这样做的过程中，澳门威尼斯人注册网站研究人员正在增加对大脑如何工作以及如何不工作的更深入理解的能力和可能性。
“随着我们的进化，我们将使这些东西更加成熟，”沃罗津博士解释说。 “随着时间的推移，这些事情会得到显著改善。”
神经发育：Ella Zeldich如何澳门威尼斯人注册网站研究唐氏综合症的神经元功能
埃拉·泽尔迪奇，乔巴尼亚和阿维迪西亚医学院的助理教授她正在使用皮质（大脑）类器官来澳门威尼斯人注册网站研究与唐氏综合症相关的神经发育过程。 在美国，每700名新生儿中就有1人患有这种遗传病，大约有20万成年人患有这种遗传病。 唐氏综合症也被称为21三体，是由21号染色体的三倍引起的，这会导致患有这种疾病的人的大脑发生病理变化，并且比一般人群更早患上阿尔茨海默病。
根据Zeldich的说法，澳门威尼斯人注册网站研究唐氏综合症的病理学特别困难，因为它既是一种神经发育障碍，也是一种神经退行性疾病。 这几乎就像鸡生蛋还是蛋生鸡的问题——是神经发育表型导致神经退行性变化，还是相反？
“众所周知，唐氏综合症中淀粉样蛋白前体蛋白的含量会增加，因为编码这种蛋白的基因位于21号染色体上。 淀粉样蛋白前体蛋白是一种有毒的β淀粉样蛋白的父本蛋白，这种蛋白在阿尔茨海默病患者的大脑中积累。 然而，我们不知道，由于三体病导致的β淀粉样蛋白的早期积累在多大程度上导致了不同的神经发育表型和神经元功能失调，”Zeldich解释说，“或者，在多大程度上异常的神经发育过程使唐氏综合征的脑细胞在后来容易发生神经变性和阿尔茨海默病相关病理。
泽尔迪奇和她的澳门威尼斯人注册网站研究小组利用皮质类器官平台来帮助回答这些问题。 该团队利用诱导多能干细胞（iPSCs）创造了两种类型的类器官，一种是21三体，另一种是对照，以了解21三体对某些脑细胞的表型和功能特性的影响。 由此，她的团队收集了“一些非常令人兴奋的发现”。
“如果我们将拥有21号染色体的三体类器官与对照类器官进行比较，我们会发现三体类器官更小，并且深层和浅层皮层的神经元产量不足。”
“我们的下一个目标是说，好吧，我们看到了这些结构和表型的变化，现在，我们正在进一步努力，试图概括我们类器官系统中三体神经元的功能变化。”
Zeldich坚信，合作是科学进步的关键之一。 “我们目前的合作项目非常令人兴奋。” 她最近与 克里斯托弗·加贝尔博士他是神经光子学中心和医学院的副教授。 两人使用钙成像来发现三体和对照类器官之间神经元活动的差异。 他们发现的变化与唐氏综合症患者大脑中观察到的异常神经元活动相一致。 Zeldich和Gabel计划扩大这种合作，以进一步了解这些变化。
当然，类器官也有自己的缺点。 类器官缺乏脉管系统，限制了它们的氧气和营养供应。 此外，类器官内的细胞只能成熟到一定程度。 为了克服这些挑战，Zeldich最近开始与 Mart在 Thunemann，生物医学工程澳门威尼斯人注册网站研究助理教授 和 安娜·德沃尔，生物医学工程教授.
Devor和Thunemann开发了一个惊人的平台，可以将人类类器官移植到老鼠的大脑中，以克服这些“持续的挑战”。 Zeldich和Thunemann正在利用该系统将唐氏综合征类器官整合到小鼠大脑中，以澳门威尼斯人注册网站研究促进类器官神经元成熟的环境中神经元活动的失调。 Zeldich说：“这个平台真的很了不起，因为它使我们能够在功能和生理相关的环境中解决与人类疾病建模相关的问题。” “最终目标是了解病理过程背后的机制。 一旦我们了解了这些机制，我们就可以提出治疗方法。”
但澳门威尼斯人注册网站研究并不止于此。 泽尔迪奇博士还在使用类器官开发唐氏综合症的治疗干预措施。 在一项与教授的合作澳门威尼斯人注册网站研究中 塔拉·摩尔博士 副教授 玛丽亚·梅达拉博士 在医学院，Zeldich的团队能够利用从猴子骨髓中提取的细胞外囊泡（负责细胞间通讯的微小颗粒）的有益特性。 通过将类器官暴露在这些囊泡中，“我们看到一些神经发育变化得到了解决，我们检测到三体类器官中淀粉样蛋白的产生减少，”Zeldich解释说。 简而言之，类器官可能用于开发治疗干预措施，以减轻与唐氏综合征相关的一些病理变化。
埃拉·泽尔迪奇对类器官的未来充满希望，并认为它们的巨大进步不会很快放缓。 “这些（类器官）系统只会扩张。 更多的疾病将被建模——我们离极限还有很长的路要走。”
实现瀑样:
异种移植物：Mart在 Thunemann理解疾病的集体努力
“每个人都看到了它的作用，”他说 Mart在 Thunemann博士，BME澳门威尼斯人注册网站研究助理教授澳门威尼斯人注册类器官的主题。 “你可以把大脑类器官植入老鼠体内，然后观察结果 的东西 正在发生的事情。 我认为，根据我们之前的工作，我们正处于一个知道正确的植入方法的阶段，而且它有效，现在我们想让它更好，更有意义。”
这促使Thunemann教授在波士顿大学彻底推进类器官澳门威尼斯人注册网站研究。 通过使用异种移植物——从人类细胞中生长出来的组织，或者在这种情况下，大脑类器官，植入老鼠的大脑——Dr。 Thunemann已经能够将波士顿大学（以及通过加州大学圣地亚哥分校的联系）的内部类器官收集集中在一起，这些类器官来自Zeldich博士、Woloz在博士和薛涵博士等澳门威尼斯人注册网站。 总之，它们极大地增强了对脑类器官在神经退行性和发育障碍中的理解和潜在应用。
“我看到了一种融合，即在医学院校园生成和澳门威尼斯人注册网站研究的疾病相关模型，与CRC开发、优化和使用的高度复杂的最先进方法相结合。”
在校内澳门威尼斯人注册网站的情况下，Thunemann博士和他的澳门威尼斯人注册网站研究团队与同事密切合作，进一步促进类器官设计者（Woloz在, Han， Zeldich等）和植入者（Thunemann和Devor等）对人类细胞的理解。 当其他教授更多地处理类器官和组合体的管理时，图内曼博士将它们植入免疫缺陷小鼠的大脑中——从而确保人类细胞不会被小鼠的免疫系统消除——并澳门威尼斯人注册网站研究类器官如何与自然产生的小鼠脑细胞相互作用，在某些情况下与之结合，并在大脑和其他组织中呈现疾病表型。 安娜Devor博士，BME教授， 也遵循这种方式来理解类器官和宿主脑细胞之间的联系，特别是通过血管的相互作用。 因此，她和图尼曼博士的工作在推进该领域方面被证明是共生的。
Thunemann博士解释说：“我们很高兴能够利用Devor博士在神经血管相互作用和脑功能成像领域的经验来改进我们的异种移植方法。” “我们模型的一个重要方面是，小鼠的血管会长成类器官，并为其提供氧气和营养。” 从本质上讲，将类器官整合到大脑中，就像它是大脑的一部分一样。 当细胞被接受为更大器官的一部分时，Thunemann， Devor等人可以看到疾病是如何在这些类器官中发展的，以及为什么。 “在未来，我们希望这个模型可以帮助澳门威尼斯人注册网站研究影响脑组织和脑血管系统的疾病表型，例如包括阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病。”
但这还不是全部。 在初步阶段，细胞替代疗法的机会不仅让我们有机会了解疾病的表型和起源，甚至可能意味着治疗它们。 “问题是，在什么时候，这可以从单一的首次人体试验转变为可以更常规地进行的试验。 我不敢说这对大脑来说很容易，因为它是一个非常非常复杂的器官，它不仅需要细胞存在，而且需要以正确的方式连接，这样它们才能做出有意义的贡献。 如果要我大胆猜测的话，我认为第一个人体澳门威尼斯人注册网站研究应该是在胰腺之类的地方。 你有1型糖尿病患者，你可以给他们自己的胰腺细胞，由他们自己的干细胞制成，希望他们不再需要胰岛素。”
生物材料：促进类器官生长
为了引导这些类器官与其他细胞同化， Timothy O 'Shea博士， 为博士的发展提供了动力。 Thunemann和Devor通过生物材料进行了澳门威尼斯人注册网站研究，这些生物材料被放置在类器官的上面或直接下面。
“他将生物材料与其他类型的神经干细胞或神经元前体结合使用，并正在澳门威尼斯人注册网站研究，例如脊髓损伤，”图内曼博士解释说。 “生物材料可以装载作为发育线索（或“形态因子”）的分子，这些分子影响神经元的生长和成熟，并在正常的神经发育过程中存在。”
换句话说，它们为细胞生长和发育提供了方向，这在器官生长的产前阶段是自然发生的。 图内曼博士和他的团队希望，将生物材料与类器官分层，可能会从根本上启动这些新植入的细胞（类器官）更自然的生长，就像它们是最初发育过程的一部分一样，并赶上器官的其他部分。 此外，生物材料的使用有助于减轻类器官发育的变异性，否则可能导致无导向生长或总体发育失败。
协助这个项目是 凯特Herrema, 他最近获得了神经光子学中心的CAN DO奖，以推进皮质类器官的澳门威尼斯人注册网站研究。 具体来说，她计划促进类器官的成熟，降低发育失败或不受控制的风险。
“凯特很特别，”安娜·德沃尔解释道。 “她的思考和写作水平相当于助理教授，如果不是更高的话。 她是一个天生的首席调查员。 不是她在帮助我们，是我们在帮助她！
与Ella Zeldich， 安娜Devor， Mart在 Thunemann和Timothy O 'Shea一起工作-在Dr. Devor描述为完全合作和平等共享的努力- Kate的工作是BU的趋同类器官澳门威尼斯人注册网站研究的焦点。 凯特的努力汇集了医学院和CRC澳门威尼斯人注册网站的集体努力，利用了波士顿大学的许多优势，确保了类器官澳门威尼斯人注册网站研究和应用的光明和富有成效的未来，不仅在校园，而且在整个生物医学领域。
德沃尔博士说：“人生苦短，要想完成更多的工作，唯一的办法就是与同事和朋友合作，创造出比各部分之和更大的成就。” “我们在波士顿大学非常幸运，因为我们周围有很多生物医学领域的杰出专家。 这是无价之宝。”