综述：神经类器官作为神经毒性建模的先进工具

这篇综述系统总结了神经类器官（neural organoids）在神经毒性研究中的最新进展，重点探讨了其从人类多能干细胞（hPSCs）构建的三大技术路径（自组装、引导组装、生物打印），并对比了传统2D细胞模型和动物模型的局限性。文章突出类器官在模拟血脑屏障（BBB）、神经发育和疾病机制中的优势，列举了环境毒素（如镉、双酚A）、酒精和化疗药物（如紫杉醇）的毒性评估案例，同时指出当前模型在血管化、成熟度和标准化方面的挑战，为未来神经毒理学研究提供了技术路线图。

　　

神经类器官技术革新神经毒性研究

从传统模型到三维革命

神经毒性研究长期依赖2D细胞培养和动物模型，但前者缺乏生理相关性，后者存在物种差异和高成本问题。2013年Lancaster团队首次利用Matrigel?悬浮培养构建出具有多脑区特征的大脑类器官，标志着三维模型的突破。这类源自人多能干细胞（hESC/iPSC）的类器官能自发形成神经元、胶质细胞和祖细胞区，厚度可达350μm，更接近人脑发育的时空动态。

三大构建技术各显神通

自组装技术通过模拟胚胎发育环境，使细胞在基质胶中自主分化。例如，Kadoshima团队培养13周的皮层类器官展现出与胎儿大脑相似的放射状分层结构。但该方法易产生异质性，且1mm直径的类器官不便于光学观测。

引导组装技术引入工程学控制：Knight团队用聚乙二醇（PEG）基质微图案引导神经上皮形成单玫瑰花结结构；Majumder开发的平面神经类器官（PNOs）厚度<500μm，成功模拟了LPS诱导的神经炎症反应，并验证了抗炎药对TNFα/IL-6的抑制作用。

生物打印技术实现精准空间排布：Yan团队打印的神经元与星形胶质细胞形成功能性神经网络，而Cadena的明胶甲基丙烯酸酯支架则构建出带内皮通道的血管化类器官，存活期达60天。

毒性评估的突破性应用

环境毒素检测

• 双酚A使前脑类器官心室区厚度减少（Qian, 2016）

• 镉暴露导致长期神经发生异常，即使撤除10天后仍见细胞死亡（Yin, 2018）

• PM_2.5通过破坏线粒体复合体I功能诱发神经元凋亡（Han, 2024）

酒精毒性模型

Arzua的脑类器官显示乙醇诱导的凋亡呈浓度依赖性，且神经元比星形胶质细胞更敏感。Zhu的"芯片上类器官"发现酒精抑制神经突生长，并鉴定出RSPO2等5个发育相关基因异常。

药物安全评估

• 抗朊病毒药聚戊糖硫酸盐可降低克雅氏病类器官的朊蛋白沉积（Groveman, 2021）

• 紫杉醇通过降解神经元钙传感蛋白（NCS-1）引发剂量依赖性神经毒性（Scholz, 2022）

挑战与未来方向

当前类器官仍面临血管化不足、功能成熟度低和批次差异等问题。前沿解决方案包括：

• Cakir通过ETV2基因编辑诱导CD31⁺血管网络形成

• Giandomenico的气液界面培养使类器官存活超1年，长出长程轴突束

• 动物移植实验显示宿主血管可长入类器官移植物（Mansour, 2018）

随着合成基质替代Matrigel?、机器学习辅助毒性预测等技术的发展，下一代类器官将更精准模拟血脑屏障和神经-免疫互作，为阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病的药物开发提供更可靠的平台。