DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-08808-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40205039
تاريخ النشر: 2025-04-09
المؤلف: Ji‐il Kim وآخرون
الموضوع الرئيسي: توجيه المحاور وإشارات الخلايا العصبية
نقاش
في هذه الدراسة، نجح المؤلفون في إنشاء نموذج لمسار الحسية الصاعد البشري يتكون من أربعة مكونات باستخدام الأعضاء العصبية الإقليمية المستمدة من خلايا جذعية بشرية متعددة القدرات (hiPS). قاموا بتطوير أعضاء قشرية بشرية (hCO)، وأعضاء دينية (hDiO)، وأعضاء الحبل الشوكي الظهرية (hdSpO)، وأعضاء حسية جسدية (hSeO) من خلال تقنيات التمايز الموجه. أكدت تسلسل RNA أحادي الخلية (scRNA-seq) وجود مجموعات عصبية متميزة تت correspond إلى المكونات الرئيسية لمسار الحسية الصاعد، بما في ذلك الخلايا العصبية القشرية الغلوتاماتية، والخلايا العصبية المثيرة في المهاد، والخلايا العصبية الحسية الأولية. أظهرت الاختبارات الوظيفية أن هذه الأعضاء يمكن أن تستجيب للمحفزات الحسية، حيث أظهرت خلايا hSeO العصبية تغيرات في الكالسيوم عند تعرضها لم Agonists محددة، مما يدل على طبيعتها المثيرة وهويتها الوظيفية.
استكشف المؤلفون المزيد من الاتصال داخل نموذج الأعضاء المجمعة (hASA) من خلال فحص الإسقاطات بين الخلايا العصبية الحسية في hSeO والخلايا العصبية الشوكية في hdSpO. وجدوا أن الإسقاطات الحسية زادت مع مرور الوقت وأكدوا الاتصال الوظيفي من خلال التحفيز الضوئي والتسجيلات الكهربية. بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام النموذج للتحقيق في آثار المتغيرات المسببة للأمراض في جين SCN9A، مما كشف أن الطفرات المفقودة لوظيفة أدت إلى تقليل التزامن في النشاط العصبي، بينما أدت الطفرات المكتسبة لوظيفة إلى فرط التزامن. تسلط هذه الأبحاث الضوء على إمكانيات نموذج hASA لتوضيح الآليات الكامنة وراء تطوير نظام الحسية وعلم الأمراض المرتبطة بالحس، مما يوفر أداة قيمة للدراسات المستقبلية في علم الأعصاب البشري.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-08808-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40205039
Publication Date: 2025-04-09
Author(s): Ji‐il Kim et al.
Primary Topic: Axon Guidance and Neuronal Signaling
Discussion
In this study, the authors successfully generated a four-component human ascending sensory pathway model using regionalized neural organoids derived from human induced pluripotent stem (hiPS) cells. They developed human cortical organoids (hCO), diencephalic organoids (hDiO), dorsal spinal cord organoids (hdSpO), and somatosensory organoids (hSeO) through guided differentiation techniques. Single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) confirmed the presence of distinct neuronal populations corresponding to key components of the ascending sensory pathway, including cortical glutamatergic neurons, thalamic excitatory neurons, and primary afferent somatosensory neurons. Functional assays demonstrated that these organoids could respond to sensory stimuli, with hSeO neurons exhibiting calcium transients upon exposure to specific agonists, indicating their excitatory nature and functional identity.
The authors further explored the connectivity within their assembled organoid model (hASA) by examining projections between sensory neurons in hSeO and spinal neurons in hdSpO. They found that sensory projections increased over time and confirmed functional connectivity through optogenetic stimulation and electrophysiological recordings. Additionally, the model was utilized to investigate the effects of pathogenic variants in the SCN9A gene, revealing that loss-of-function mutations led to reduced synchrony in neuronal activity, while gain-of-function mutations resulted in hypersynchrony. This research highlights the potential of the hASA model to elucidate the mechanisms underlying sensory system development and the pathophysiology of sensory-related disorders, providing a valuable tool for future studies in human neurobiology.