摘要
3D脑类器官已被广泛用作研究人类大脑发育及相关疾病的工具。尽管血管生成和血管内皮细胞在大脑发育以及神经系统疾病的发病机制中起着重要作用，但大多数3D脑类器官缺乏天然的内皮细胞，因此需要添加已分化的內皮细胞，或将其移植到动物体内以重建此类血管结构。然而，这些方法可能会忽略人类大脑中血管生成与神经发生之间的相互作用。为构建能够模拟神经细胞和血管内皮细胞体内发育过程的3D类器官，我们培养了iPSC衍生的胚胎体，并依次施加内皮细胞和神经元诱导培养基，同时使用Matrigel进行包裹。通过免疫染色检测，这种3D类器官包含神经细胞和具有类似血管结构的內皮细胞。通过scRNA-Seq分析，确认该类器官含有与人类大脑相似的神经细胞类型，包括多种兴奋性和抑制性神经元以及胶质细胞。此外，与通过RNA-Seq分析得出的、不含内皮细胞的传统脑类器官相比，含有血管内皮细胞的神经类器官表现出不同的基因特征，且更有利于血管生成。在差异表达的基因中，KRBA2在神经细胞中的表达水平较高，而用siRNA抑制该基因后，虽然会降低多种与神经元分化相关的基因的转录，但不会影响OCT4等多能干细胞的特异性基因。这类含血管内皮细胞的神经类器官还表达了与人类大脑水平相似的SARS-CoV-2受体。这一3D血管内皮-神经模型为研究大脑发育过程中血管内皮细胞与神经细胞之间的相互作用提供了有力工具，同时也可能用于研究那些以血管内皮细胞为感染目标并导致神经损伤的神经感染性疾病。
