培養脳モデルが「場所」の感覚を獲得(Lab-grown brain models gain a sense of place)

ad

2026-08-20 カリフォルニア大学アーバイン校(UCI)

カリフォルニア大学アーバイン校(UC Irvine)の研究チームは、ヒトの脳発達をより忠実に再現できる「領域性」を持つ脳オルガノイドを開発した。従来の培養脳オルガノイドは、発達中の大脳皮質に存在する前後方向の領域差を十分に再現できず、異なる領域が混在する傾向があった。今回、発達初期のオルガノイドに特定の化学シグナルを与えることで、前方または後方の大脳皮質に相当する性質を持たせることに成功した。20万個以上の細胞を解析した結果、胎児期ヒト大脳皮質に特徴的な分子パターンを再現していることを確認した。さらに、このモデルを脆弱X症候群の研究に応用し、通常は前後で異なるSOX4・SOX11タンパク質の発現差が疾患モデルでは失われることを発見した。脳発達障害が「どの領域で、いつ」生じるのかを調べる新たなヒト組織モデルとして期待される。

<関連情報>

形態形成因子誘導による前後方向の領域同一性を有する新皮質オルガノイド Morphogen-guided neocortical organoids with anteroposterior areal identity

Yuan-Chen Tsai, Hajime Ozaki, Axel A. Almet, Isabel Fleming, Caihao Nie, Songhao Luo, Xinyi Wang, Kaori Shiraiwa, Matthew Jung Min Noh, Sunnyana Trejo, Bret Kiyoshi Sugita, Jiya Dalal, Ruben Alberto Gonzalez, Briana De Jesus, Nate Branco, Gregory Li-Min Chen, Michael J. Gandal, Qing Nie, Momoko Watanabe
Cell Stem Cell  Available online: 20 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.stem.2026.07.014

培養脳モデルが「場所」の感覚を獲得(Lab-grown brain models gain a sense of place)

Highlights

  • A simple method to make neocortical organoids with anterior-posterior signatures
  • Short exposure to morphogens induced anterior and posterior organizer formation
  • Area-specific signatures of polarized neocortical organoids match prenatal cortex
  • Polarized organoids model area-specific phenotypes in neurodevelopmental disorders

Summary

The human neocortex exhibits characteristic regional patterning (arealization) critical for higher-order cognitive function. Disrupted arealization is implicated in neurodevelopmental disorders (NDDs), but current neocortical organoid models largely fail to recapitulate this patterning, limiting mechanistic understanding. We establish a straightforward method for generating arealized organoids through short-term early exposure to anterior or posterior morphogens. These treatments created distinct anteroposterior (AP) signaling centers, supporting long-lasting polarization validated by spatial and single-cell RNA sequencing, which revealed area-specific molecular signatures matching the prenatal human cortex. To demonstrate utility, we modeled fragile X syndrome (FXS) in organoids with distinct AP identities. FXS organoids showed disrupted expression gradients along the AP axis, consistent with alterations in autism spectrum disorder, demonstrating how regional patterning defects may contribute to NDD pathology. Together, our study provides a robust platform for generating neocortical organoids with AP molecular signatures and highlights the importance of modeling NDDs using experimental platforms with neuroanatomic specificity.

細胞遺伝子工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました