Cell Stem Cell：上海科技大學向陽飛團隊建立交感神經(jīng)節(jié)類器官，在體外模擬交感-心臟連接

撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

交感神經(jīng)節(jié)（sympathetic ganglia）是神經(jīng)系統(tǒng)的重要組成部分，負責調(diào)節(jié)多種自主身體功能。利用三維（3D）類器官重現(xiàn)交感神經(jīng)節(jié)的發(fā)育過程頗具挑戰(zhàn)性，目前尚未實現(xiàn)。

2025年12月12日，上?？萍即髮W生命科學與技術學院向陽飛團隊（博士研究生劉彥彤、朱金奎、盧曉香為論文共同第一作者）在Cell Stem Cell期刊發(fā)表題為：Human PSC-derived organoids model sympathetic ganglion development and its functional crosstalk with the heart 的研究論文。

該研究首次利用人類多能干細胞（hPSC）成功構建了人類交感神經(jīng)節(jié)類器官（hSGO），將 hSGO 與人類心臟類器官（hHFO）融合，重現(xiàn)了人類心臟的功能性交感神經(jīng)支配，形成了人類交感神經(jīng)支配的心臟類器官（hSHO），為研究交感神經(jīng)及其與靶器官之間相互作用提供了全新的人源化體外研究平臺。

在體外構建的 3D 類器官為研究人類神經(jīng)系統(tǒng)提供了一種便捷策略。例如，對于中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS），人們已經(jīng)建立了大腦類器官來模擬整個人類大腦、不同的腦區(qū)、腦區(qū)之間的相互作用、不同譜系之間的相互交流等。已有研究報告稱，中樞神經(jīng)系統(tǒng)與靶組織（例如神經(jīng)對骨骼肌的控制）之間的相互作用可以通過包含多種組織類型的類器官來重現(xiàn)。作為神經(jīng)系統(tǒng)另一個關鍵組成部分，外周神經(jīng)系統(tǒng)（PNS）與中樞神經(jīng)系統(tǒng)以及全身的各種靶器官和組織進行交流，構建外周神經(jīng)系統(tǒng)的成分將進一步促進對人類神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育以及與身體其他部分相互交流的理解。然而，盡管在人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)的類器官分化方面已經(jīng)出現(xiàn)了多種策略，但利用類器官構建外周神經(jīng)系統(tǒng)的進展相對有限。

交感神經(jīng)節(jié)（sympathetic ganglia）是外周神經(jīng)系統(tǒng)（PNS）的重要組成部分，對維持機體穩(wěn)態(tài)不可或缺。交感神經(jīng)節(jié)中的細胞源自神經(jīng)嵴細胞（NCC），這些細胞向腹側(cè)遷移形成交感神經(jīng)鏈原基，在 PHOX2B 和 ASCL1 等轉(zhuǎn)錄因子的激活作用下，NCC 獲得交感腎上腺細胞的命運。

在發(fā)育過程中，來自交感神經(jīng)節(jié)的交感神經(jīng)軸突與心臟和血管組織等外周靶點建立聯(lián)系，并在基礎條件下或外部壓力下調(diào)節(jié)各種生理過程。交感神經(jīng)節(jié)功能障礙被認為與多種人類疾病有關，包括心力衰竭、糖尿病、周圍神經(jīng)病變、高血壓等。近期的研究還揭示了交感神經(jīng)對組織再生和腫瘤生物學的意外貢獻。

值得注意的是，除了交感神經(jīng)元之外，交感神經(jīng)節(jié)中的神經(jīng)膠質(zhì)細胞也對神經(jīng)系統(tǒng)的功能和功能障礙發(fā)揮著至關重要的作用。盡管交感神經(jīng)節(jié)十分重要，但在 3D 培養(yǎng)中重現(xiàn)其自組織發(fā)育過程頗具挑戰(zhàn)性，目前尚未實現(xiàn)。交感神經(jīng)節(jié)與靶器官或組織之間的相互作用也尚未在類器官模型中得到體現(xiàn)。

在這項最新研究中，研究團隊應用人類多能干細胞（hPSC）的定向 3D 分化技術，開發(fā)了一種生成人類交感神經(jīng)節(jié)類器官（hSGO）的方法，這些類器官表現(xiàn)出定向且自組織的交感神經(jīng)分化。在長期培養(yǎng)中，hSGO 產(chǎn)生了交感神經(jīng)元和交感神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)膠質(zhì)細胞，并表現(xiàn)出功能發(fā)育。

隨后，研究團隊構建了一個類器官系統(tǒng)，通過將人類交感神經(jīng)節(jié)類器官（hSGO）與人類心臟類器官（hHFO）融合，重現(xiàn)了人類心臟的功能性交感神經(jīng)支配，從而形成了人類交感神經(jīng)支配的心臟類器官（human sympathetically innervated heart-forming organoid，hSHO）。hSHO 使得能夠評估調(diào)控人類交感神經(jīng)對心臟支配的因素（例如，神經(jīng)生長因子信號轉(zhuǎn)導）。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，hSHO 中的組織間相互作用影響了交感神經(jīng)和心臟的發(fā)育。

總的來說，該研究為未來有關人類交感神經(jīng)節(jié)、其與外周靶點的相互作用以及相關疾病的研究提供一種易于操作的體外模型。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(25)00410-2