Name: تسليط الضوء على المؤلف: تحسين التطور الوعائي العصبي لعضوي الدماغ البشري في جنين الفرخ
Uploaded: 2024-02-16T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Author Spotlight: Optimizing the Neurovascular Development of Human Brain Organoid in Chick Embryo at JoVE.com

نشكر الدكتور الكانتارا والدكتور أورتيغا من UB وبقية الأعضاء في مختبر الدكتور أكوستا على المناقشات الثاقبة. SA هو أستاذ مساعد زميل سيرا هنتر من Generalitat de Catalunya في جامعة برشلونة.

تمت معالجة أجنة دجاج ليغورن الأبيض (جالوس جالوس) باتباع دليل رعاية واستخدام المختبر من معهد موارد المختبر ، لجنة علوم الحياة ، المجلس القومي للبحوث ، الولايات المتحدة الأمريكية ، وتمت الموافقة على التجارب من قبل مجلس رعاية واستخدام التجارب من جامعة برشلونة.
1. إعداد...

تطعيم عضويات الدماغ البشري في الغشاء المشيمي الألانتويك لجنين الفرخ

<ol>
	<li>Camp, J. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+cerebral+organoids+recapitulate+gene+expression+programs+of+fetal+neocortex+development.">Human cerebral organoids recapitulate gene expression programs of fetal neocortex development.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 112 (51), 15672-15677 (2015).</li><li>Lancaster, M. A., Knoblich, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organogenesis+in+a+dish:+Modeling+development+and+disease+using+organoid+technologies.">Organogenesis in a dish: Modeling development and disease using organoid technologies.</a> Science. 345 (6194), 1247125 (2014).</li><li>Yang, Q., Hong, Y., Zhao, T., Song, H., Ming, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+makes+organoids+good+models+of+human+neurogenesis.">What makes organoids good models of human neurogenesis.</a> Front Neurosci. 16, 872794 (2022).</li><li>Sun, X. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+vascularized+brain+organoids+to+study+neurovascular+interactions.">Generation of vascularized brain organoids to study neurovascular interactions.</a> Elife. 11, e76707 (2022).</li><li>Paredes, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oligodendrocyte+precursor+cell+specification+is+regulated+by+bidirectional+neural+progenitor-endothelial+cell+crosstalk.">Oligodendrocyte precursor cell specification is regulated by bidirectional neural progenitor-endothelial cell crosstalk.</a> Nat Neurosci. 24 (4), 478-488 (2021).</li><li>Matsui, T. K., Tsuru, Y., Hasegawa, K., Kuwako, K. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vascularization+of+human+brain+organoids.">Vascularization of human brain organoids.</a> Stem Cells. 39 (8), 1017-1024 (2021).</li><li>Apostolou, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progress+and+challenges+in+stem+cell+biology.">Progress and challenges in stem cell biology.</a> Nat Cell Biol. 25 (2), 203-206 (2023).</li><li>Pham, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+human+vascularized+brain+organoids.">Generation of human vascularized brain organoids.</a> Neuroreport. 29 (7), 588-593 (2018).</li><li>Cakir, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+of+human+brain+organoids+with+a+functional+vascular-like+system.">Engineering of human brain organoids with a functional vascular-like system.</a> Nat Methods. 16 (11), 1169-1175 (2019).</li><li>Shi, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vascularized+human+cortical+organoids+(vorganoids)+model+cortical+development+in+vivo.">Vascularized human cortical organoids (vorganoids) model cortical development in vivo.</a> PLoS Biol. 18 (5), e3000705 (2020).</li><li>Mansour, A. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+in+vivo+model+of+functional+and+vascularized+human+brain+organoids.">An in vivo model of functional and vascularized human brain organoids.</a> Nat Biotechnol. 36 (5), 432-441 (2018).</li><li>Revah, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maturation+and+circuit+integration+of+transplanted+human+cortical+organoids.">Maturation and circuit integration of transplanted human cortical organoids.</a> Nature. 610 (7931), 319-326 (2022).</li><li>Ribatti, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chicken+chorioallantoic+membrane+angiogenesis+model.">Chicken chorioallantoic membrane angiogenesis model.</a> Methods Mol Biol. 843, 47-57 (2012).</li><li>Nowak-Sliwinska, P., Segura, T., Iruela-Arispe, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+chicken+chorioallantoic+membrane+model+in+biology,+medicine+and+bioengineering.">The chicken chorioallantoic membrane model in biology, medicine and bioengineering.</a> Angiogenesis. 17 (4), 779-804 (2014).</li><li>Kennedy, D. C., Coen, B., Wheatley, A. M., Mccullagh, K. J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microvascular+experimentation+in+the+chick+chorioallantoic+membrane+as+a+model+for+screening+angiogenic+agents+including+from+gene-modified+cells.">Microvascular experimentation in the chick chorioallantoic membrane as a model for screening angiogenic agents including from gene-modified cells.</a> Int J Mol Sci. 23 (1), 452 (2021).</li><li>Garreta, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fine+tuning+the+extracellular+environment+accelerates+the+derivation+of+kidney+organoids+from+human+pluripotent+stem+cells.">Fine tuning the extracellular environment accelerates the derivation of kidney organoids from human pluripotent stem cells.</a> Nat Mater. 18 (4), 397-405 (2019).</li><li>Kaisto, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+renal+organoid+and+organotypic+culture+for+vascularization,+extended+development,+and+improved+microscopy+imaging.">Optimization of renal organoid and organotypic culture for vascularization, extended development, and improved microscopy imaging.</a> J Vis Exp. (157), e60995 (2020).</li><li>Varzideh, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+cardiomyocytes+undergo+enhanced+maturation+in+embryonic+stem+cell-derived+organoid+transplants.">Human cardiomyocytes undergo enhanced maturation in embryonic stem cell-derived organoid transplants.</a> Biomaterials. 192, 537-550 (2019).</li><li>Komatsu, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+cam+model+for+cic-dux4+sarcoma+and+its+potential+use+for+precision+medicine.">The cam model for cic-dux4 sarcoma and its potential use for precision medicine.</a> Cells. 10 (10), 2613 (2021).</li><li>Worsdorfer, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+complex+human+organoid+models+including+vascular+networks+by+incorporation+of+mesodermal+progenitor+cells.">Generation of complex human organoid models including vascular networks by incorporation of mesodermal progenitor cells.</a> Sci Rep. 9 (1), 15663 (2019).</li><li>Janzer, R. C., Jaff, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Astrocytes+induce+blood-brain+barrier+properties+in+endothelial+cells.">Astrocytes induce blood-brain barrier properties in endothelial cells.</a> Nature. 325 (6101), 253-257 (1987).</li><li>Janzer, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+blood-brain+barrier:+Cellular+basis.">The blood-brain barrier: Cellular basis.</a> J Inherit Metab Dis. 16 (4), 639-647 (1993).</li><li>Lobrinus, J. A., Juillerat-Jeanneret, L., Darekar, P., Schlosshauer, B., Janzer, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induction+of+the+blood-brain+barrier+specific+ht7+and+neurothelin+epitopes+in+endothelial+cells+of+the+chick+chorioallantoic+vessels+by+a+soluble+factor+derived+from+astrocytes.">Induction of the blood-brain barrier specific ht7 and neurothelin epitopes in endothelial cells of the chick chorioallantoic vessels by a soluble factor derived from astrocytes.</a> Brain Res Dev Brain Res. 70 (2), 207-211 (1992).</li><li>Holash, J. A., Stewart, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chorioallantoic+membrane+(cam)+vessels+do+not+respond+to+blood-brain+barrier+(bbb)+induction.">Chorioallantoic membrane (cam) vessels do not respond to blood-brain barrier (bbb) induction.</a> Adv Exp Med Biol. 331, 223-228 (1993).</li><li>Holash, J. A., Noden, D. M., Stewart, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Re-evaluating+the+role+of+astrocytes+in+blood-brain+barrier+induction.">Re-evaluating the role of astrocytes in blood-brain barrier induction.</a> Dev Dyn. 197 (1), 14-25 (1993).</li><li>Giandomenico, S. L., Sutcliffe, M., Lancaster, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+and+long-term+culture+of+advanced+cerebral+organoids+for+studying+later+stages+of+neural+development.">Generation and long-term culture of advanced cerebral organoids for studying later stages of neural development.</a> Nat Protoc. 16 (2), 579-602 (2021).</li><li>Wagner-Amos, K., Seymour, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+local+shell+conductance+on+the+vascularisation+of+the+chicken+chorioallantoic+membrane.">Effect of local shell conductance on the vascularisation of the chicken chorioallantoic membrane.</a> Respir Physiol Neurobiol. 134 (2), 155-167 (2003).</li><li>Hamburger, V., Hamilton, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+series+of+normal+stages+in+the+development+of+the+chick+embryo.+1951.">A series of normal stages in the development of the chick embryo. 1951.</a> Dev Dyn. 195 (4), 231-272 (1992).</li><li>Paredes, I., Himmels, P., Ruiz De Almodovar, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurovascular+communication+during+cns+development.">Neurovascular communication during cns development.</a> Dev Cell. 45 (1), 10-32 (2018).</li><li>Hogan, K. A., Ambler, C. A., Chapman, D. L., Bautch, V. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neural+tube+patterns+vessels+developmentally+using+the+vegf+signaling+pathway.">The neural tube patterns vessels developmentally using the vegf signaling pathway.</a> Development. 131 (7), 1503-1513 (2004).</li><li>Bozoyan, L., Khlghatyan, J., Saghatelyan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Astrocytes+control+the+development+of+the+migration-promoting+vasculature+scaffold+in+the+postnatal+brain+via+vegf+signaling.">Astrocytes control the development of the migration-promoting vasculature scaffold in the postnatal brain via vegf signaling.</a> J Neurosci. 32 (5), 1687-1704 (2012).</li><li>Himmels, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+neurons+control+blood+vessel+patterning+in+the+developing+spinal+cord.">Motor neurons control blood vessel patterning in the developing spinal cord.</a> Nat Commun. 8, 14583 (2017).</li><li>Di Lullo, E., Kriegstein, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+brain+organoids+to+investigate+neural+development+and+disease.">The use of brain organoids to investigate neural development and disease.</a> Nat Rev Neurosci. 18 (10), 573-584 (2017).</li></ol>

في هذه الدراسة ، وصفنا بروتوكولا مفصلا يحتوي على العديد من الخطوات الرئيسية التي توفر نموا وتطورا إيجابيين لعضويات الدماغ البشري عند التطعيم دون الإخلال ببقاء أجنة الدجاج. أوصينا باستخدام الإبر المعقمة لثقب غرفة الهواء في البويضة بعد 24 ساعة من الحضانة (اليوم 1). بالإضافة إلى ذلك ، حاولنا أ...

عضويات الدماغ البشري هي تقنية ناشئة تسمح لنا بتلخيص التطور المبكر للدماغ البشري في المختبر1،2،3. ومع ذلك ، فإن أحد القيود الرئيسية لهذا النموذج هو نقص الأوعية الدموية ، والتي تلعب أدوارا لا غنى عنها ليس فقط في توازن الدماغ ولكن أيضا في نمو الدماغ4. بالإضافة إلى توصيل الأكسجين والمواد المغذية ، تشير الأدلة المتراكمة إلى أن نظام الأوعية الدموية في الدماغ ينظم التمايز العصبي والهجرة وتكوين المشابك أثناء التطور 5,6. لذلك ، هناك حاجة ملحة لإنشاء نماذج موثوقة يمكنها توفير إشارات الأوعية الدموية المفقودة وهيكلها لعضويات الدماغ ، مما يعزز تعقيد توليد الأعضاءفي الدماغ البشري 7.
من بين الطرق المقترحة للأوعية الدموية ، يمكن النظر في خطين رئيسيين: النقش العضوي في كائن حي والتقنيات المختبرية البحتة التي تشارك في زراعة الخلايا البطانية والخلايا العصبية8،9،10،11،12. يعد زرع داخل المخ في الفئران مكلفا ويستغرق وقتا طويلا ، مما يجعل التقنيات الأخرى ذات صلة بالنماذج الأبسط. تم استخدام فحص الغشاء المشيمي المشيمي (CAM) على نطاق واسع لدراسة تكوين الأوعية13،14،15. في العقد الماضي ، نجحت عدة مجموعات في دمج أنواع مختلفة من المواد العضوية ، بما في ذلك الكلى16,17 ، والقلب18 ، وعضويات الورم19,20 ، في الطب التكميلي والبديل. ومع ذلك ، لا يعرف سوى القليل عن الفعالية والسمية / الرفض والتأثير الفسيولوجي وطرق إدخال عضويات الدماغ البشري في الطب التكميلي والمتنقل. جانب آخر مثير للاهتمام وغير مستكشف حتى الآن هو تشكيل حاجز دموي دماغي وهمي (BBB) بين CAM والواجهة النجمية العضوية. اقترح العمل الرائد السابق الجدوى المفترضة لتوليد BBB في الطب التكميلي والبديل عن طريق زرع الخلايا النجمية والوسط المكيف للخلايا النجمية21،22،23. ومع ذلك ، يبدو أن الخلايا النجمية الناضجة غير قادرة على تحقيق ذلك24,25. وبالتالي ، فإن التكوين الناجم عن الخلايا النجمية ل BBB لا يزال قابلا للنقاش ، وزرع عضويات الدماغ البشري سيسمح لنا بإلقاء الضوء على هذا الجدل.
تصف مقالة الفيديو هذه بروتوكولا لزرع الأعضاء في الدماغ البشري في البويضات في الطب التكميلي والبديل الذي يعزز النمو والتحسين والأوعية الدموية ، مما ينتج عنه عضويات تشمل عناصر BBB متوافقة نسيجيا. هنا ، نقدم بروتوكولا يضمن بقاء جنين الدجاج ونبلغ عن جواز الطب التكميلي والبديل للحفاظ على نمو الأعضاء في الدماغ.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Anti-TUBB3 [Tuj1], mouse&#160;</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>801201</td>
			<td>1:1,000</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-GFAP, rabbit</td>
			<td>GeneTex</td>
			<td>GTX108711</td>
			<td>1:500</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-rabbit AlexaFluor 488, goat.</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>A-21206</td>
			<td>1:1,000</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-mouse AlexaFluor 594, goat</td>
			<td>Jackson ImmunoResearch</td>
			<td>715-585-150</td>
			<td>1:500</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fertilized White Leghorn chicken (Gallus gallus) eggs</td>
			<td>Granja Gibert (Cambrils, Spain)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAPI</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>D1306</td>
			<td>1:10,000</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DPX</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>100579</td>
			<td>xylene-based mounting medium&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gentle Dissociation Solution</td>
			<td>CreativeBiolabs</td>
			<td>ITS-0622-YT187</td>
			<td>cell dissociation solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matrigel</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>356234</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mowiol 4-88 mounting media</td>
			<td>Merk</td>
			<td>81381</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paper towel, lab-grade</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z188956</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ROCK inhibitor Y27632</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>SCM075</td>
			<td>10 nM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sharp-Point Surgical Scissors</td>
			<td>VWR</td>
			<td>470106-340</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Superfrost Plus Adhesion Microscope Slides</td>
			<td>Epredia</td>
			<td>J1800AMNZ</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

early unguided human brain organoid neurovascular niche modeling into the permissive chick embryo chorioallantoic membrane

أثبت إدخال المواد العضوية في الأنسجة الوعائية في النموذجية ، مثل غشاء الفأر أو جنين الفرخ المشيمي (CAM) ، فعاليته في نمذجة الأوعية الدموية الجديدة. الطب التكميلي والبديل هو غشاء خارج الجنين غني بالأوعية الدموية ، والذي يظهر تفاعلا مناعيا محدودا ، وبالتالي يصبح نموذجا ممتازا لاستضافة عمليات زرع الخلايا ذات الأصل البشري.
تصف هذه الورقة استراتيجية غرس عضويات الدماغ البشري المتمايزة في مراحل النضج المتعددة في CAM. يتغير التركيب الخلوي لعضويات الدماغ مع مرور الوقت ، مما يعكس معالم نمو الدماغ البشري. قمنا بتطعيم عضويات الدماغ في مراحل النضج ذات الصلة: التوسع العصبي الظهاري (18 DIV) ، وتكوين الخلايا العصبية المبكر (60 DIV) ، والتكون الدبقي المبكر (180 DIV) في الطب التكميلي والبديل لأجنة الدجاج الجنينية (E) 7. تم حصاد عضويات الدماغ المطعمة بعد 5 أيام وتم تحليل خصائصها النسيجية.
لم يتم الكشف عن أي علامات نسيجية للأوعية الدموية الجديدة في المواد العضوية المطعمة أو الأوعية الدموية غير الطبيعية المجاورة للطعوم. علاوة على ذلك ، لوحظت تغييرات ملحوظة في التركيب الخلوي للعضويات المطعمة ، أي زيادة في عدد الخلايا النجمية الحمضية الحمضية الليفية الدبقية. ومع ذلك ، كانت التغيرات المعمارية الخلوية تعتمد على مرحلة النضج العضوي. إجمالا ، تشير هذه النتائج إلى أن عضويات الدماغ يمكن أن تنمو في الطب التكميلي والبديل ، وتظهر اختلافات في البنية الخلوية اعتمادا على مرحلة نضجها عند التطعيم.

Human brain organoids are an emerging technique that allows us to recapitulate the early development of the human brain in vitro1,2,3. Nevertheless, one of the major limitations of this model is the lack of vascularization, which plays indispensable roles not only in brain homeostasis but also in brain development4. In addition to the delivery of oxygen and nutrients, accumulating evidence suggests that the vascular system of the brain regulates neural differentiation, migration, and synaptogenesis during development5,6. Therefore, there is an urgent need to establish reliable models that can provide the missing vascular signaling and structure to brain organoids, enhancing the complexity of human brain organoid generation7.
Among the proposed methods for vascularization, two main streamlines can be considered: organoid engrafting into a living organism and purely in vitro technologies co-culturing endothelial cells and neural cells8,9,10,11,12. Intracerebral transplantation in mice is costly and time-consuming, making other technologies relevant for simpler models. The chick chorioallantoic membrane (CAM) assay has been used extensively to study angiogenesis13,14,15. In the last decade, several groups have successfully engrafted different types of organoids, including kidney16,17, cardiac18, and tumor organoids19,20, into CAMs. Nevertheless, little is known about the efficacy, toxicity/rejection, physiological effect, and methods to engraft human brain organoids into the CAM. Another interesting and yet unexplored aspect is the formation of a chimeric blood-brain barrier (BBB) between the CAM and the organoid astrocytic interface. Previous pioneering work suggested the putative feasibility of generating a BBB in the CAM by transplanting astrocytes and astrocyte-conditioned medium21,22,23. However, mature astrocytes seem to be unable to achieve this24,25. Thus, the astrocyte-induced formation of the BBB remains debatable, and transplanting human brain organoids would allow us to shed light on this controversy.
This video article describes a protocol for an in ovo human brain organoid transplant into CAM that promotes growth, improvement, and vascularization, resulting in organoids that encompass histologically compatible BBB elements. Here, we present a protocol ensuring the survival of the chicken embryo and report on the permissivity of the CAM to sustain brain organoid growth.

تسليط الضوء على المؤلف: تحسين التطور الوعائي العصبي لعضوي الدماغ البشري في جنين الفرخ

النمذجة المبكرة غير الموجهة للدماغ البشري العضوي الوعائي العصبي في الغشاء المشيمي الجنيني المتساهل

The key questions I aim to address revolve around the mechanisms and processes involving human brain formation in the context of normal development, as well as various pathological states. This includes investigating the factors influencing brain development, such as genetics, environmental, and epigenetic influences. Obtaining brain organoids that closely resemble the adult human brain, including vascularization, blood brain barrier functionality, the presence of microglia and cellular diversity is challenging.Overcoming this is essential for the development of more physiologically relevant brain organoid models that can efficiently mimic the adult human brain to enhance clinical applications. Through our research, we provide optimal conditions for transplanting human brain organoids into chorioallantoic membrane to ensure good development of the microglia. This clinical improvement is central for forthcoming efforts in the field to generate synthetic vascularized environment for brain organoids.The advantage of our protocol compared to other techniques lies in its high effectiveness and cost efficiency. We have achieved a high success rate in transplanting viable organoids using fertile eggs from farm chickens. In the future, our laboratory will focus on conducting functional assessments of neo vasculature associated with organoids, exploring potential use of this vascular design model for application of intravenous nanomedicine.Additionally, we aim to evaluate the biodistribution of these nanomedicines in the human central nervous system.

اختيار جدول نضج الجنين لعملية الزرع تبدأ التجربة في D0 عندما يتم تحضين البويضات المخصبة عند 38 درجة مئوية ورطوبة نسبية 60٪. الغشاء المشيمي الألانتوي (CAM) هو غشاء خارج جنيني عالي الأوعية يتطور بعد حضانة البويضة. يتكون من اندماج الألانتوا والمشيمية. في D1 ، بعد 24 ساعة من الحضانة ، يتم ث?...

Watch this Scientific Journal Video about Author Spotlight: Optimizing the Neurovascular Development of Human Brain Organoid in Chick Embryo at JoVE.com

هنا ، نقدم بروتوكولا لإدخال عضويات الدماغ البشري في مراحل نضج متعددة في غشاء المشيمية المشيمية (CAM). نمت عضويات الدماغ باتباع بروتوكولات موحدة غير موجهة.

Engrafting organoids into vascularized tissues in model animals, such as the immunodeficient mouse or chick embryo chorioallantoic membrane (CAM), has ...

تدور الأسئلة الرئيسية التي أهدف إلى معالجتها حول الآليات والعمليات التي تنطوي على تكوين الدماغ البشري في سياق التطور الطبيعي ، بالإضافة إلى الحالات المرضية المختلفة. وهذا يشمل التحقيق في العوامل التي تؤثر على نمو الدماغ ، مثل الوراثة والتأثيرات البيئية واللاجينية. يعد الحصول على عضويات الدماغ التي تشبه إلى حد كبير الدماغ البشري البالغ ، بما في ذلك الأوعية الدموية ، ووظيفة حاجز الدم في الدماغ ، ووجود الخلايا الدبقية الصغيرة والتنوع الخلوي أمرا صعبا.يعد التغلب على هذا أمرا ضروريا لتطوير نماذج عضوية دماغية أكثر صلة من الناحية الفسيولوجية يمكنها محاكاة الدماغ البشري البالغ بكفاءة لتعزيز التطبيقات السريرية. من خلال بحثنا ، نوفر الظروف المثلى لزرع عضويات الدماغ البشري في غشاء المشيمية الأليانتويك لضمان التطور الجيد للخلايا الدبقية الصغيرة. هذا التحسين السريري أساسي للجهود القادمة في هذا المجال لتوليد بيئة وعائية اصطناعية لعضويات الدماغ.تكمن ميزة بروتوكولنا مقارنة بالتقنيات الأخرى في فعاليته العالية وكفاءته من حيث التكلفة. لقد حققنا نسبة نجاح عالية في زرع المواد العضوية القابلة للحياة باستخدام البيض الخصب من دجاج المزرعة. في المستقبل ، سيركز مختبرنا على إجراء تقييمات وظيفية للأوعية الدموية الجديدة المرتبطة بالمواد العضوية ، واستكشاف الاستخدام المحتمل لنموذج تصميم الأوعية الدموية هذا لتطبيق الطب النانوي عن طريق الوريد.بالإضافة إلى ذلك ، نهدف إلى تقييم التوزيع الحيوي لهذه الأدوية النانوية في الجهاز العصبي المركزي البشري.

early-unguided-human-brain-organoid-neurovascular-niche-modeling-into

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Early Unguided Human Brain Organoid Neurovascular Niche Modeling into the Permissive Chick Embryo Chorioallantoic Membrane

Engrafting organoids into vascularized tissues in model animals, such as the immunodeficient mouse or chick embryo chorioallantoic membrane (CAM), has proven efficient for neovascularization modeling. The CAM is a richly vascularized extraembryonic membrane, which shows limited immunoreactivity, thus becoming an excellent hosting model for human origin cell transplants.
This paper describes the strategy to engraft human brain organoids differentiated at multiple maturation stages into the CAM. The cellular composition of brain organoids changes with time, reflecting the milestones of human brain development. We grafted brain organoids at relevant maturation stages: neuroepithelial expansion (18 DIV), early neurogenesis (60 DIV), and early gliogenesis (180 DIV) into the CAM of embryonic day (E)7 chicken embryos. Engrafted brain organoids were harvested 5 days later and their histological features were analyzed.
No histological signs of neovascularization in the grafted organoids or abnormal blood vessels adjacent to the graftings were detected. Moreover, remarkable changes were observed in the cellular composition of the grafted organoids, namely, an increase in the number of glial fibrillary acidic protein-positive-reactive astrocytes. However, the cytoarchitectural changes were dependent on the organoid maturation stage. Altogether, these results suggest that brain organoids can grow in the CAM, and they show differences in the cytoarchitecture depending on their maturation stage at grafting.

Here, we present a protocol to engraft human brain organoids at multiple maturation stages into the chick chorioallantoic membrane (CAM). Brain organoids were grown following unguided standardized protocols.