一种脊髓类器官的培养方法和培养基技术

本发明专利技术公开了一种脊髓类器官的培养方法和培养基。本发明专利技术基于基质胶

【技术实现步骤摘要】
一种脊髓类器官的培养方法和培养基


[0001]本专利技术涉及类器官培养
，尤其涉及一种脊髓类器官的培养方法和培养基。

技术介绍

[0002]类器官的构建对生物医药的发展具有重要的推动作用，其可以作为药物药效检验、毒性试验的有效手段，同时也对发育生物学、疾病的病理研究，尤其是对再生医学领域具有建设性的意义。
[0003]自2013年，Lancaster M.A.团队构建出脑类器官三维有机培养系统[1]后，大量的研究团队致力于构建特定区域的中枢神经系统类器官，例如脊髓类器官。2018年，Shi
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YanNg团队以Matrigel结合生长因子为培养基质，采用患者诱导多能干细胞构建脊髓微器官，用以研究脊髓性肌萎缩中运动神经元损伤的病理机制[2,3]，但没有对神经系统创伤类疾病的干预研究。2020年，Sergiu P.Pasxca研究团队构建了类大脑皮层、后脑/脊髓和骨骼肌的3D培养组装体形成神经回路，能够在体外长期模拟皮层对肌肉收缩的控制[4]，然而该类器官组合物无法重现特异的脊髓组织形态和发育过程，不适用于脊髓相关疾病研究。2022年Woong Sun研究团队报道了一个三维培养人类脊髓样器官的方案，重现了早期脊髓的神经管的形态发生，该类器官能够分化为具有成熟突触功能的脊髓神经元和胶质细胞，可用于有效筛选可能导致神经管发育缺陷的抗癫痫药物[5]，但缺乏作为移植物的应用以及其对神经环路重建的作用。同年，中山大学的项鹏研究团队利用神经中胚层祖细胞构建出了一种脊柱
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脊髓类器官，该类器官同时存在软骨组织及神经组织，提供了一个模拟神经管早期发育的体外模型[6]，但仍然存在一定局限性，如缺乏运动神经元的发育、背腹体轴图式的形成以及在神经系统类疾病中的应用。
[0004]功能性生物材料能够在类器官体外发育过程创造一个可调节的中枢神经系统微环境，指导脊髓类器官的生长模式。2014年一项研究利用层粘连蛋白和PEG支架构建了可剂量控释视黄酸的神经管模型，诱导出具有背
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腹结构的神经上皮组织[7]。曾园山团队于2018年基于组织工程学模拟脊髓的白质和灰质，构建了基于明胶海绵和神经干细胞的可移植脊髓微器官(SCLT)，在该微器官发现髓鞘形成、囊泡释放和神经元电生理活动，且移植后可与大鼠原有背根神经节和肌肉细胞形成信号传递[8]。该团队于2022年基于以上支架材料及少突胶质细胞前体细胞构建出了类脊髓白质组织，移植后解决了脊髓损伤修复过程中定向轴突再生和髓鞘形成的障碍[9]。但该课题组所构建的脊髓微器官无法模拟神经管的发育过程及脊髓的组织图式，具有一定的局限性。
[0005]类器官技术尽管能够模拟发育过程中中枢神经系统的部分细胞组织结构，但仍然存在重复性差、发育不成熟、组织结构紊乱等问题[10]；同时，体外构建的中枢神经系统类器官存在复杂神经回路构建困难，临床转化很难实现损伤区的神经修复和再生，移植的类器官作为“中继站”的作用还有待加强。尽管通过改变培养条件已经能够模拟体内的细胞组成，但其细胞类型的成熟度低，影响后续应用。
matter
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like tissue to promote directional axon regeneration and myelination for rat spinal cord injury repair,Bioactive Materials 11(2022)15
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31.
[0017][10]X.Qian,H.Song,G.
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‑
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‑
LDH Nanoparticles:A Promising Leukemia Inhibitory Factor Replacement for Self
‑
Renewal and Pluripotency Maintenance in Cultured Mouse Embryonic Stem Cells,Advanced Science 8(9)(2021).

技术实现思路

[0021]针对上述
技术介绍
，本专利技术提供一种脊髓类器官的培养方法和培养基，构建由Mg/Fe
‑
LDH层状纳米材料调控干细胞命运的富含运动神经元的类器官，模拟脊髓的发育过程及细胞组成，为人类脊髓相关疾病的发病机制提供体外研究平台，为相关疾病的防治手段提供研究工具。
[0022]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0023]一方面，本专利技术提供一种脊髓类器官的培养基，包括：
[0024]培养基1：含有BMP信号通路抑制剂、WNT信号通路激活剂和L
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抗坏血酸AA；
[0025]培养基2：含有BMP信号通路抑制剂、WNT信号通路激活剂、L
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抗坏血酸AA和维甲酸RA；
[0026]培养基3：含有L
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抗坏血酸AA、维甲酸RA和Purmorphamine；
[0027]培养基4：含有L
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抗坏血酸AA、维甲酸RA和Purmorphamine；
[0028]培养基5：含有L
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抗坏血酸AA、胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)和脑源性神经营养因子(BDNF)；
[0029]其中，所述培养基3中的维甲酸RA的浓度低于培养基4，所述培养基3中的Purmorphamine的浓度高于培本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脊髓类器官的培养基，其特征在于，包括：培养基1：含有BMP信号通路抑制剂、WNT信号通路激活剂和L
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抗坏血酸AA；培养基2：含有BMP信号通路抑制剂、WNT信号通路激活剂、L
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抗坏血酸AA和维甲酸RA；培养基3：含有L
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抗坏血酸AA、维甲酸RA和Purmorphamine；培养基4：含有L
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抗坏血酸AA、维甲酸RA和Purmorphamine；培养基5：含有L
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抗坏血酸AA、胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)和脑源性神经营养因子(BDNF)；其中，所述培养基3中的维甲酸RA的浓度低于培养基4，所述培养基3中的Purmorphamine的浓度高于培养基4。2.根据权利要求1所述的培养基，其特征在于，包括：培养基1：含有DMEM/F
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12培养基、Neurobasal培养基、N2添加剂(N2Supplement)、B27添加剂(B27 Supplement)、GlutaMAX、BMP信号通路抑制剂、WNT信号通路激活剂和L
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抗坏血酸AA；培养基2：含有DMEM/F
‑
12培养基、Neurobasal培养基、N2添加剂(N2Supplement)、B27添加剂(B27 Supplement)、GlutaMAX、BMP信号通路抑制剂、WNT信号通路激活剂、L
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抗坏血酸AA和维甲酸RA；培养基3：DMEM/F
‑
12培养基、Neurobasal培养基、N2添加剂(N2Supplement)、B27添加剂(B27 Supplement)、GlutaMAX、L
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抗坏血酸AA、维甲酸RA和Purmorphamine；培养基4：含有DMEM/F
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12培养基、Neurobasal培养基、N2添加剂(N2Supplement)、B27添加剂(B27 Supplement)、GlutaMAX、L
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抗坏血酸AA、维甲酸RA和Purmorphamine；培养基5：DMEM/F
‑
12培养基、Neurobasal培养基、N2添加剂(N2Supplement)、B27添加剂(B27 Supplement)、GlutaMAX、L
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抗坏血酸AA、胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)和脑源性神经营养因子(BDNF)；优选地，所述BMP信号通路抑制剂为LDN
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193189；优选地，所述WNT信号通路激活剂为CHIR99021。3.根据权利要求2所述的培养基，其特征在于，所述培养基1
‑
5中，所述DMEM/F
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12培养基和Neurobasal培养基的体积比为1：1；优选地，所述培养基1或培养基2中，LDN
‑
193189的浓度为0.5～5μM；优选地，所述培养基1或培养基2中，所述CHIR99021的浓度为1～5μM；优选地...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱融融，朱颜菁，黄蕊奇，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：