导语

为帮助类器官研究领域的学者提供理论基础和前沿知识，小学社特地整理了近期发表的类器官相关高分文章，希望能为有需要的老师们提供更多的研究思路。

大规模并行表征发育中人类大脑皮层的调控要素

Science. IF: 56.9/Q1

2024 May 24;384(6698):eadh0559.

doi: 10.1126/science.adh0559.

基因调控元件的核苷酸变化是神经元发育和疾病的重要决定因素。 通过对来自妊娠中期皮层和大脑类器官的原代人类细胞进行大规模平行报告分析，我们研究了 102,767 个开放染色质区域的顺式调节活性，其中包括数千个具有细胞类型特异性可及性的序列以及与大脑基因调节相关的变异。 在原代细胞中，我们鉴定了 46,802 个活性增强子序列和 164 个改变增强子活性的变体。 类器官和原代细胞的活性相当，表明类器官为发育中的皮层提供了足够的模型。 使用深度学习，我们解码了增强子活动的序列基础和上游调节因子。 这项工作建立了人类神经元发育中功能基因调控元件和变异体的综合目录。

PARP1-DOT1L 转录轴驱动卵巢癌患者对 PARP 抑制剂产生获得性耐药性

Mol Cancer. IF: 37.3/Q1

2024 May 22;23(1):111.

doi: 10.1186/s12943-024-02025-8.

背景：多聚（ADP-核糖）聚合酶抑制剂（PARPi）耐药性对卵巢癌（OC）构成重大挑战。 虽然 DOT1L 在癌症和化疗耐药中的作用已得到认可，但其在 PARPi 耐药中的具体作用仍不清楚。 本研究旨在阐明DOT1L在OC患者PARPi抵抗中的分子机制。

方法：本研究分析了 PARPi 耐药细胞系与敏感细胞系中 DOT1L 的表达，并将其与 OC 患者的临床结果相关联。 使用细胞和小鼠模型进行了全面的体外和体内功能实验。 采用分子研究，包括 RNA 测序、染色质免疫沉淀 (ChIP) 以及靶点切割和标记 (CUT&Tag) 测定，来揭示 DOT1L 介导的 PARPi 耐药性的分子机制。

结果：研究揭示了非 BRCA 突变 OC 细胞中 DOT1L 表达与临床 PARPi 耐药性之间存在密切相关性。 PARPi 耐药组织中 DOT1L 表达上调与 OC 患者生存期缩短相关。 从机制上讲，研究发现 PARP1 直接与 DOT1L 基因启动子结合，独立于其酶活性促进转录。 PARPi 处理诱导的 PARP1 捕获放大了这种结合，增强了 DOT1L 转录并导致耐药性。 测序分析表明，DOT1L 通过 H3K79me2 在 PLCG2 和 ABCB1 的转录调控中发挥着至关重要的作用。 这确立了 PARP1-DOT1L-PLCG2/ABCB1 轴作为 PARPi 抵抗的关键因素。 此外，研究发现，将 DOT1L 抑制剂与 PARPi 组合在细胞系来源的异种移植小鼠模型 (CDX) 和患者来源的类器官 (PDO) 中表现出协同效应。

结论：研究的结果表明 DOT1L 是 OC 患者的独立预后标志物。 PARP1-DOT1L/H3K79me2-PLCG2/ABCB1 轴被认为是 PARPi 抵抗的关键贡献者。 DOT1L 的靶向抑制成为一种有前景的治疗策略，可增强 OC 患者的 PARPi 治疗效果。

人类慢性肝病上皮可塑性的获得

Nature. IF: 64.8/Q1

2024 May 22.

doi: 10.1038/s41586-024-07465-2.

对于许多成人器官来说，慢性疾病期间的组织再生仍然是一个有争议的话题。 再生过程在动物模型中很容易观察到，并且其潜在机制正在得到很好的表征，但技术挑战和伦理方面限制了这些结果在人类中的验证。 我们决定从肝脏方面解决这一难题。 该器官在急性损伤后表现出非凡的再生能力，尽管在反复损伤的情况下肝脏再生仍有待充分证明。 在这里，我们对来自代谢功能障碍相关脂肪性肝病不同阶段的患者的 47 例肝活检进行了单核 RNA 测序 (snRNA-seq)，以建立疾病进展期间肝脏的细胞图谱。 然后，我们将这些单细胞水平的数据与先进的 3D 成像相结合，揭示肝脏结构的深刻变化。 肝细胞失去分区，胆管树发生大量重组。 更重要的是，我们的研究揭示了在不存在成体干细胞或发育祖细胞激活的情况下肝细胞和胆管细胞之间发生的转分化事件。 使用胆管细胞类器官进行的详细分析和功能验证证实了 PI3K-AKT-mTOR 通路在此过程中的重要性，从而将这种可塑性的获得与胰岛素信号传导联系起来。 总之，我们的数据表明，慢性损伤创造了一个诱导人体器官细胞可塑性的环境，了解这一过程的潜在机制可以为慢性疾病的治疗开辟新的治疗途径。

从血管肉瘤患者中产生类肉瘤作为基于系统的合理治疗方法

J Hematol Oncol. IF: 28.5/Q1

2024 May 20;17(1):35.

doi: 10.1186/s13045-024-01556-3.

血管肉瘤是一种罕见的恶性肿瘤亚型，起源于血管或淋巴内皮细胞； 其发病率低，对其致病机制的全面研究以及通过体外和体内模型开发创新治疗方式提出了重大挑战。 最近由患者合作的研究计划带头开展的工作旨在通过利用生物组学方法来阐明血管肉瘤的复杂性，其总体目标是增强这种罕见病理学的预后指标和治疗选择。 为了弥合临床前研究和转化应用之间的差距，我们从手术切除的原发性肿瘤中工程化了血管肉瘤衍生的类器官，以下称为“类肉瘤”，作为概念验证模型。 已经开发并验证了用于建立这些类肉瘤的新方案。 为了确保类肉瘤忠实地再现患者原始肿瘤的异质性和复杂性，包括转录组学特征、细胞类型特异性和形态学特征，进行了详尽的组织学和转录组学分析。 随后，我们扩大了研究范围，包括对基于类肉瘤的药物筛选平台的评估； 为此，使用 96 孔板筛选了由国家癌症研究所发展治疗计划提供的药物库 (AOD IX)。 我们的研究结果表明，类肉瘤可以从血管肉瘤患者来源的组织中可靠地产生，并且可以作为评估治疗反应的准确模型，从而对旨在促进我们对血管肉瘤的理解和治疗的转化研究和临床应用产生深远的影响。

天然水凝胶支持肾脏类器官生成并促进体外血管生成

Adv Mater. IF: 29.4/Q1

2024 May 19:e2400306.

doi: 10.1002/adma.202400306.

迄今为止，在类器官衍生过程中调节细胞与细胞外基质（ECM）相互作用的策略在很大程度上仍未被探索。 这里，肾脏脱细胞细胞外基质（dECM）水凝胶是由猪和人肾皮质作为生物材料制成的，以在人多能干细胞（hPSC）向肾脏类器官分化过程中丰富细胞与ECM的串扰。 肾 dECM 衍生的水凝胶与 hPSC 衍生的肾祖细胞结合使用，定义了 2D 和 3D 肾类器官分化的新方法，证明在这些生物材料存在的情况下，所得的肾类器官表现出肾分化特征，并形成 内源性血管成分。 基于这些观察，通过将 hPSC 衍生的内皮样类器官与肾脏类器官进行 3D 组装，实现了一种生产具有血管样结构的肾脏类器官的新方法。 利用这些培养平台作为肾发生的新模型来评估肾脏分化和肾细胞形态的主要读数。 总体而言，这项工作表明，在 hPSC 肾脏分化开始时利用细胞与 ECM 相互作用可以促进和优化当前的肾脏类器官衍生方法，从而提高这些独特的培养细胞平台在个性化医疗中的实用性。

用于患者特异性 CAR-T 细胞功效和安全性测试的乳腺癌芯片

Cell Stem Cell. IF: 23.9/Q1

2024 May 10:S1934-5909(24)00145-0.

doi: 10.1016/j.stem.2024.04.018.

嵌合抗原受体（CAR）-T 细胞领域非常需要能再现实体瘤和肿瘤微环境（TME）挑战的生理相关人体模型。我们开发了一种集成了内皮屏障的乳腺癌芯片模型，它能使灌注的免疫细胞迁移、浸润到肿瘤中，并在长达 8 天的灌注培养过程中同时监测细胞因子的释放。在这里，我们举例说明了它在研究 CAR-T 细胞疗效方面的用途，以及通过药理开关控制免疫反应的能力。此外，我们还整合了原发性乳腺癌器官组织来研究患者特异性 CAR-T 细胞的疗效。我们的肿瘤芯片的模块化结构为研究TME中其他细胞类型的作用铺平了道路，从而为从台架到床边的转化提供了广泛的应用潜力，并加速了CAR-T细胞产品的临床前开发。

模拟人 PSC 衍生类器官的血脑屏障形成和脑海绵状血管瘤

Cell Stem Cell. IF: 23.9/Q1

2024 May 7:S1934-5909(24)00146-2.

doi: 10.1016/j.stem.2024.04.019.

人类血脑屏障 (hBBB) 是一种高度专业化的结构，可调节血液和中枢神经系统 (CNS) 区室的通道。 尽管其具有重要的生理作用，但尚无可靠的体外模型可以模拟 hBBB 的发育和功能。 在这里，我们利用源自人类多能干细胞的大脑和血管类器官构建了 hBBB 组合体。 我们验证了血脑屏障 (BBB) 特异性分子、细胞、转录组和功能特征的获取，并发现了 hBBB 组合体内广泛的神经血管串扰与空间模式。 当我们使用患者来源的 hBBB 组合体来模拟脑海绵状血管瘤 (CCM) 时，我们发现这些组合体重现了在患者中观察到的海绵状血管瘤解剖结构和 BBB 破裂。 通过比较患者来源的 hBBB 组合体和原发性人类海绵状血管瘤组织之间的表型和转录组，我们发现了与 CCM 相关的分子和细胞改变。 综上所述，我们报告了模拟 hBBB 核心特性的 hBBB 组合体，并确定了 CCM 的潜在潜在原因。

ARID1B 控制人类胼胝体类器官模型中轴突投射的转录程序

Cell Stem Cell. IF: 23.9/Q1

2024 May 6:S1934-5909(24)00141-3.

doi: 10.1016/j.stem.2024.04.014.

ARID1B是mSWI/SNF复合体的一个成员，它的突变会导致人类严重的神经发育表型，其机制难以捉摸。ARID1B 患者大脑中最常见的结构异常是胼胝体（ACC）缺失，其特征是大脑半球间没有连接远处皮质区域的白质束。在这里，我们发现表达 SATB2（胼胝体投射神经元（CPN）特性的决定因素）的神经元在 ARID1B+/- 神经器官组织中的成熟度受损。从分子角度看，TCF 样、NFI 样和 ARID 样转录因子靶标基因组区域染色质可及性的降低驱动了胼胝体（CC）发育所需基因的差异表达。通过一个体外的 CC 道模型，我们证明了这种转录失调会损害长距离轴突投射的形成，从而导致结构上的连接不足。我们的研究揭示了 mSWI/SNF 在人类皮质发育过程中的新功能，确定了 SATB2+ 神经元的细胞自主轴突生长缺陷是 ARID1B 患者 ACC 的病因之一。

大脑类器官显示动态克隆生长和可调节的组织补充

Nat Cell Biol. IF: 21.3/Q1

2024 May;26(5):710-718.

doi: 10.1038/s41556-024-01412-z.

在大脑发育过程中，神经祖细胞通过对称分裂扩展，然后通过不对称分裂产生分化的细胞类型。 这些模式之间的转换因个体神经干细胞而异，从而产生不同大小的克隆。 基于成像的谱系追踪允许以高细胞分辨率进行谱系分析，但目前缺乏分析整个组织克隆行为的系统方法。 在这里，我们通过 3D 人类大脑类器官中的基因组 DNA 条形码进行全组织谱系追踪，以表明单个干细胞克隆以巨大的可变规模产生后代。 通过使用随机模型，我们发现谱系大小会出现变化，因为谱系亚群保留了对称分裂的细胞。 我们表明，通过化学消融或嵌合类器官中细胞子集的遗传限制，谱系大小可以在生长扰动后适应组织需求。 我们的数据表明，干细胞群的适应性可塑性确保了人脑类器官发育的稳健性。

小分子诱导的表观遗传复兴促进SREBP凝聚并克服中枢神经系统髓磷脂再生的障碍

Cell. IF: 64.5/Q1

2024 May 9;187(10):2465-2484.e22.

doi: 10.1016/j.cell.2024.04.005.

多发性硬化症 (MS) 等疾病中的髓鞘再生失败被认为与少突胶质细胞前体成熟受抑制有关。 然而，多发性硬化症病变中存在少突胶质细胞，但缺乏髓磷脂生成。 我们发现病变中的少突胶质细胞在表观遗传上被沉默。 我们开发了一种标记分化少突胶质细胞的转基因报告基因用于表型筛选，并鉴定出一种小分子表观遗传沉默抑制剂（ESI1），可以增强髓鞘质的产生和鞘膜形成。 ESI1 促进脱髓鞘动物模型中的髓鞘再生，并使再生中枢神经系统轴突从头开始髓鞘形成。 ESI1 治疗延长了人类 iPSC 衍生类器官中的髓鞘，并增强了老年小鼠的髓鞘形成（再）形成，同时逆转了与年龄相关的认知能力下降。 多组学研究表明，ESI1 会诱导活跃的染色质景观，从而激活髓鞘形成途径并重新编程代谢。 值得注意的是，ESI1 触发了主要脂质代谢调节因子 SREBP1/2 的核凝聚体形成，集中转录共激活因子来驱动脂质/胆固醇生物合成。 我们的研究强调了靶向表观遗传沉默在脱髓鞘疾病和衰老过程中使中枢神经系统髓鞘再生的潜力。

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