费城-人脑类器官是用于模拟人脑发育和疾病特征的卓越平台。宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员以产生类器官的方法为模型，以模拟大脑和大脑等不同大脑区域，宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员已经产生了弓形核(ARC)的第一个类器官，下丘脑的一种必不可少的结构发出饥饿和饱食的信号。下丘脑的这一部分表现出大量的细胞多样性，并且比先前建模的大脑部分复杂得多。
在今天发表在《细胞干细胞》上的一篇论文中，宾夕法尼亚大学的研究人员报告说，它们产生了模拟下丘脑ARC的弓形类器官(ARCO)。先前的研究已经从人诱导的多能干细胞(iPSC)生成了2D下丘脑样神经元和3D下丘脑类器官。但是，以前不存在产生下丘脑核特异类器官的协议。
研究人员应用了机器学习方法，并使用已发布的小鼠数据在单细胞水平上预测了人类下丘脑的ARC种群。然后，研究人员将来自ARCO数据集的单个细胞簇与新生儿人类下丘脑中预测的人类ARC细胞进行了比较。他们使用这种方法确定了ARCO与人类ARC的细胞类型多样性和分子特征非常相似。
宾夕法尼亚大学神经科学教授郭国立博士说：“这种模型提供了检查下丘脑弓状核先前无法接近的人类胎儿发育的机会。”“我们首次在人类下丘脑中建立了细胞类型图谱，这将是进一步了解脑部疾病(例如某些肥胖和自闭症病因)发展的蓝图。”
知道下丘脑功能障碍会导致疾病，例如Prader-Willi综合征(PWS)-一种由15号染色体上特定基因的功能丧失引起的遗传性疾病，患者不断饥饿，经常导致肥胖症和其他并发症-研究人员从两名具有导致PWS的已知基因突变的患者中产生了iPSC，并使用这些结果来推导ARCO。他们表明，源自PWS患者的ARCO保持了疾病和患者特定的基因特征。例如，ARC中的一种细胞类型负责调节瘦素反应，从而调节食物摄入量，并且已知该途径在PWS患者中会出现功能异常。研究人员发现，PWS ARCO中的瘦素反应和信号通路确实存在功能障碍，
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