综述：神经再生研究与药物开发中神经系统三维模型的最新进展

这篇综述系统阐述了器官芯片（OoC）、类器官（organoids）和3D打印支架等三维（3D）神经模型如何突破传统2D培养和动物实验的局限，精准模拟中枢（CNS）与周围（PNS）神经系统的复杂结构与功能。通过对比建模技术，文章揭示了其在神经再生机制研究、药物筛选（如阿尔茨海默病和脊髓损伤模型）及个性化医疗中的革命性潜力，同时指出模型准确性、规模化等挑战，为跨学科研究提供路线图。

　　

Abstract

神经系统疾病药物研发长期受限于传统模型的生理还原度不足。三维（3D）神经模型——包括类器官、器官芯片和3D打印支架——通过模拟神经组织的结构复杂性、细胞微环境动态交互，为破解这一难题提供了新工具。类器官利用干细胞自组织特性再现器官发育细节；器官芯片通过微流体技术实现多组织互联与循环模拟；3D打印则精准构建仿生支架。这些技术不仅加速了阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病的机制研究，更在药物毒理测试和个性化治疗方案设计中展现出独特优势。

Introduction

人类神经系统的高度复杂性使得约90%的神经药物在临床试验阶段失败。传统二维（2D）培养无法模拟体内神经元的立体网络，而动物模型因物种差异预测性有限。例如，超氧化物歧化酶（SOD1）转基因小鼠的肌萎缩侧索硬化（ALS）研究结果难以转化至临床。3D模型的崛起填补了这一空白：脑类器官可重现皮层分层结构，脊髓芯片能模拟血-脊髓屏障（BSCB）的渗透性，3D打印的导电支架则促进轴突定向生长。

Requirements for the in vitro CNS models

理想的中枢神经系统模型需满足三大条件：

1. 细胞多样性：包含神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞等，并形成功能性突触连接；
2. 微环境动态性：通过微流体技术模拟脑脊液流动与血脑屏障（BBB）的物质交换；
3. 病理还原度：如阿尔茨海默病模型中β-淀粉样蛋白（Aβ）斑块的自发沉积。

Requirements for in vitro PNS models

周围神经系统模型需侧重：

• 轴突导向：利用微图案化表面或电刺激引导神经突触生长；
• 髓鞘形成：共培养雪旺细胞与神经元以模拟髓鞘化过程；
• 损伤修复：如糖尿病周围神经病变模型中高糖环境对轴突再生的抑制效应。

Basic disease 3D modeling for drug discovery

胶质母细胞瘤类器官保留患者肿瘤的异质性，可用于化疗药物敏感性测试；帕金森病多巴胺能神经元类器官则揭示了α-突触核蛋白聚集的分子通路。器官芯片技术成功模拟了癫痫发作时的异常电信号传导，为抗惊厥药开发提供平台。

Challenges and conclusions remark

当前3D模型仍面临血管化不足、成本高昂等问题。未来可通过融合类器官的生物学保真度与器官芯片的动态控制能力，构建“类器官-芯片”杂交系统。中国国家自然科学基金（项目号52305323）等支持的技术攻关正推动这一领域向临床转化迈进。

（注：全文严格基于原文内容缩编，未新增观点或数据）