Trends Biotechnol：综述文章概述血管化人脑类器官当前的可能性和未来前景

人类大脑类器官（hBOs, human brain organoids）是科学家在实验室中培育的三维、自组装的大脑组织结构，它们越来越多地用于模拟人体大脑的发育和疾病。尽管传统上这些类器官缺乏血管系统，但最新的生物工程技术使我们能够制造出带有血管的人类大脑类器官（vhBOs, vascularized human brain organoids）。然而，这些血管化的类器官只能部分模拟人体内的神经发育过程，例如神经管的生成、类似神经管单元（NVU, neurovascular unit）结构的形成以及早期屏障的建立。

最近发表在Trends in Biotechnology上的文章“Vascularized human brain organoids: current possibilities and prospects”，由乌特勒支大学等机构的研究人员撰写，概述了vhBOs目前的可能性及其未来前景。研究人员指出，vhBOs为研究人类神经血管发育提供了合适的体外模型，例如脑血管生成、NVU的形成及早期屏障的建立。这些模型有助于深入理解与血管发生相关的发育性大脑疾病，如胶质母细胞瘤、中风或罕见遗传性疾病（如遗传性出血性毛细血管扩张症和Sturge-Weber综合征）相关的产前神经血管缺陷。

人类大脑类器官血管化方法的综述

血管化大脑类器官的优势与局限

虽然vhBOs已经能够模拟神经血管的发育或缺陷，但不同血管化方案的效果差异很大。比如，一些vhBOs中的血管样结构并不包含血液流动，也不会形成功能性的血脑屏障（BBB, blood-brain barrier）。因此，在选择血管化方法时，研究人员需要考虑哪种方案最适合他们的具体研究目标，并对vhBOs可以建模的内容保持现实预期。

未来展望与挑战

为了克服当前的局限性，科学家们正在探索多种创新技术。例如，通过从可灌注的微流体血管启动血管发生，或者使用3D打印技术将人工血管样结构引入hBO核心，以实现更深层次的血管化。此外，未来的研究应更加广泛地表征血管样结构，揭示改进的空间，以便更好地代表体内大脑微血管。这包括详细分析细胞身份、屏障特性和功能等方面。

为了支持高通量药物筛选和药物渗透性研究，研究人员还需要开发标准化和自动化的方法来持续获得大量成功的血管化vhBOs。比如，生物打印技术和具备感官反馈系统的生物反应器等机器人技术可以实现从细胞播种到功能输出整个过程的自动化。

复杂生物工程技术的未来创新不仅限于神经发育研究，还可以利用vhBOs提供新的机会，如更精准详细的疾病建模和治疗性药物的高通量自动化毒性测试。随着这些技术的进步，vhBOs有望成为研究大脑发育和疾病的重要工具，为医学研究带来新的突破。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Lois Kistemaker, Emma J van Bodegraven, Helga E de Vries, et al. Vascularized human brain organoids: current possibilities and prospects, Trends Biotechnol. 2025 doi:10.1016/j.tibtech.2024.11.021