《Advanced Science》：Niche-Mediated Neural Priming Enables Robust and Scalable Generation of Human Choroid Plexus Organoids
编辑推荐：
脉络丛（ChP）分泌脑脊液（CSF）并形成血-脑脊液屏障（BCSFB），在脑发育与稳态中发挥不可或缺的作用。然而，现有可操作的人ChP模型仍有限，当前类器官方案大多忽视干细胞的生态位（niche）作为谱系定向的决定因素。研究人员报道，在皮肤类器官诱导过程中偶发
脉络丛（ChP）分泌脑脊液（CSF）并形成血-脑脊液屏障（BCSFB），在脑发育与稳态中发挥不可或缺的作用。然而，现有可操作的人ChP模型仍有限，当前类器官方案大多忽视干细胞的生态位（niche）作为谱系定向的决定因素。研究人员报道，在皮肤类器官诱导过程中偶发少量ChP类器官，而将人胚胎干细胞（hESCs）培养从E8切换至mTeSR1培养基——将细胞预条件化为神经启动（neural-primed）状态——可将ChP类器官诱导效率从<3%显著提升至约68%。机制上，mTeSR1培养抑制BMP与WNT活性，同时上调神经上皮程序，从而在BMP4暴露下实现稳健的ChP分化。所得类器官重现原生ChP的关键结构与功能特征，包括极化上皮与CSF样液（iCSF）分泌。值得注意的是，iCSF来源的外泌体与原生CSF外泌体的蛋白组成高度相似。此外，早期ChP标志物OTX2与MSX1的表达提示向ChP命运渐进特化。这些ChP类器官可能代表以菱脑特征为主的混合脑室身份，并对SARS-CoV-2感染表现出选择性易感，验证其生理相关性。该生态位驱动的启动策略为建模ChP发育、屏障转运及神经系统疾病提供了可扩展平台。
研究背景与立项依据：脉络丛（ChP）是衬附于各脑室、构成血-脑脊液屏障（BCSFB）的分泌性上皮，承担>80%脑脊液（CSF）生成及离子转运、生长因子释放与免疫监视。因取材受限，人ChP实验模型稀缺；2020年两项研究虽用BMP4联合WNT激活剂CHIR99021获得端脑ChP类器官，但效率与结构异质性仍制约应用。研究人员在皮肤类器官（与脑同源于外胚层）诱导中偶见<3%“树状”聚集体表达AQP1与TTR，推测增强hESCs神经上皮倾向可提升ChP产出，并聚焦培养微环境（niche）——即E8与mTeSR1切换——这一被既往方案忽视的变量。
主要技术方法：研究使用H9与H1两株hESCs，分别经E8或mTeSR1传代5次后行皮肤类器官诱导；聚集体按“冠部（ChP'O C）”与“干部（ChP'O T）”剖分后行bulk RNA-seq，未分化hESCs对照亦行RNA-seq；分化第35与50天收集条件培养基（iCSF）及差速超速离心纯化外泌体，行质谱蛋白组与纳米颗粒追踪；透射电镜观察上皮超微结构；免疫荧光定量A2B5、SOX1、PAX6、NESTIN、OTX2、MSX1及腔面AQP1、CLDN3；RT-qPCR验证谱系基因；SARS-CoV-2刺突假病毒感染评估ACE2/NRP1介导易感性；小鼠成体ChP作体内参照。
研究结果：
2.1 皮肤类器官诱导中偶发ChP样聚集体：研究者观察到<3%聚集体呈树状，冠部AQP1/TTR阳性、KRT15阴性，确认ChP身份。
2.2 E8换mTeSR1使诱导效率升至~68%：H9由2.6%增至68%，H1略低；RNA-seq显示SOX2/NANOG下调、KLF4上调，冠部富集TTR/AQP1/CLIC6/HTR2C/NKCC1，干部富集COL1A1/LUM/DCN；74/86鼠ChP标志基因富集；紧密连接CLDN1/2/3与转运体上调，电镜见微绒毛、纤毛、紧密连接、多泡体，证实上皮-间质双层架构。
2.3 ChP类器官分泌近似体内CSF的iCSF：50天iCSF鉴定921蛋白，GO富集“分泌颗粒腔”“胞外空间”；与前人成人/儿童/胚胎CSF数据集重叠显著，成熟脂蛋白CLU/APOE/APOD/PLTP随日龄上升；脂滴染色阳性；缺血小板/凝血级联蛋白因无血管系统。
2.4 iCSF外泌体近似体内CSF外泌体：差速离心获60–120 nm CD9/CD81/TSG101阳性囊泡；1324蛋白中93居ExoCarta前百；与体内CSF外泌体蛋白大面积重叠，GO/KEGG富集“轴突导向”“帕金森通路”“先天免疫”。
2.5 混合脑室身份与SARS-CoV-2易感：标志显示以第四脑室（PENK/SOD3/WNT5A）为主、含第一脑室（LY6E/EMX2/SIX3）、少第三脑室（FHIT/FAM166B）；ACE2/NRP1上调、TMPRSS2低于hESCs；假病毒感染率高于脑类器官，印证体内ChP为病毒靶组织。
2.6 E8换mTeSR1增强hESCs神经启动：A2B5外周细胞表达升高；RNA-seq示582上/789下调控，上调者富“突触膜”“神经元胞体”，下调者富“细胞外基质”；WNT（β-catenin）、TGF-β（BMP4/SMAD3/LEFTY）通路基因下调，HESX1上调，神经配体-受体互作通路最显著激活。
2.7 mTeSR1促神经上皮分化而增效ChP特化：定向分化第3、6天SOX1/PAX6/NESTIN更强；皮肤诱导第8天mTeSR1源聚集体OTX2高表达、第16天OTX2/MSX1共升，E8源则衰减，证明niche预启动经神经上皮桥接至ChP命运。
讨论与结论翻译：研究者指出，PSC（多能干细胞）类器官方案常精控BMP/WNT/FGF而忽视扩增期niche；mTeSR1通过抑WNT/TGF-β、张神经程序，使外胚层皮肤诱导背景下“漏出”的BMP4（2.5 ng/ml早期存在）足以将神经上皮推至ChP上皮，效率由偶发达稳健68%。该ChP类器官具上皮包裹间叶的体内样构型，虽无封闭腔室，但可非破坏性反复收iCSF及外泌体，利于 biomarker 与神经疾病建模（如脑积水、新冠入脑），但限于通透筛选。结论：将hESCs由E8切换至mTeSR1可显著增强神经启动，提升神经上皮比例，在皮肤类器官诱导条件下经OTX2/MSX1渐进特化，大幅增效ChP类器官生成；该niche驱动策略为ChP发育、BCSFB转运及疾病模拟提供可扩展平台。
