正交 WNT 和 SHH 梯度构建类器官人脑区域规范，揭示细胞系间模式差异的重要意义

为模拟神经元及其祖细胞沿神经管前后轴和背腹轴的分布，研究人员设计 Duo - MAPS 扩散装置开展研究。结果显示该装置能使诱导多能干细胞（iPSCs）产生多样神经元谱系，且 iPSC 系对形态发生素反应存在差异。这为整体模拟大脑提供关键方法。

　　神经元及其祖细胞的种类，取决于它们在神经管前后轴（antero - posterior axis）和背腹轴（dorso - ventral axis）上的位置。为模拟这两个轴，研究人员设计了双正交形态发生素辅助模式系统（Dual Orthogonal - Morphogen Assisted Patterning System，Duo - MAPS）扩散装置，让诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）形成的细胞球，同时暴露于具有后化作用和腹化作用的形态发生素的正交梯度中，分别激活 WNT 和 SHH 信号通路。与人类胎儿大脑的单细胞转录组对比发现，经 Duo - MAPS 模式化处理的类器官，能产生来自前脑、中脑和后脑的多种神经元谱系。WNT 和 SHH 的相互作用，转化为与特定脑谱系生成相关的早期基因表达程序模式，这些谱系具有不同的功能网络。人类 iPSC 细胞系对形态发生素的反应，存在显著的个体间和细胞系间差异，这表明遗传和表观遗传变异可能影响区域特化。形态发生素梯度有望成为整体模拟大脑的关键方法。