Cell Stem Cell：首次構建出可產生褪黑素的人類松果體類器官

撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

松果體（pineal gland）是大腦中的一個小型內分泌腺體，因其形狀類似于松果而得名。盡管它體積很小（大約只有米粒大小），但它扮演著非常重要的角色。其最核心的功能是通過分泌褪黑素（melatonin）來調控調控人體的睡眠-覺醒周期。在白天或光線充足時，松果體活動被抑制，褪黑素分泌減少，使人保持清醒和活躍；到了夜晚或黑暗環境中，松果體變得活躍，開始大量分泌褪黑素，促使人體產生困意，準備入睡。

然而，由于松果體難以獲取，這嚴重限制了對其進行研究。

近日，耶魯大學In-Hyun Park團隊在 Cell 子刊Cell Stem Cell上發表了題為：Generation of human pineal gland organoids with melatonin production for disease modeling 的研究論文。

該研究首次構建了能夠產生褪黑素的人類松果體類器官（hPGO），成功模擬了松果體的發育與功能，并揭示了其可用于疾病建模和細胞治療的潛力。

在這項最新研究中，為了突破松果體來源的限制，研究團隊利用多能干細胞（PSC）開發出人類松果體類器官（hPGO），成功模擬了松果體的發育與功能。

單細胞 RNA 測序顯示，hPGO 包含成熟及發育中的松果體細胞亞群，其轉錄組特征與體內松果體高度相似。該類器官還可分泌褪黑素，表達腎上腺素能受體，并對去甲腎上腺素產生應答，重現生理調控機制。

天使綜合征（Angelman Syndrome），是一種復雜且罕見的遺傳性神經發育障礙，它主要影響神經系統，患者表現出嚴重的發育遲緩，運動或平衡障礙，頻繁大笑和微笑并伴有拍手等興奮動作，以及睡眠-覺醒周期紊亂，睡眠少且易驚醒。

為模擬疾病相關功能障礙，研究團隊利用天使綜合征患者來源的 iPSC 構建了 hPGO，發現其松果體細胞分化紊亂且褪黑素合成顯著減少，反映了天使綜合征相關發育病理特征。此外，移植 hPGO 可使切除松果體的小鼠恢復循環系統中的褪黑素水平，證明了其用于細胞治療的潛力。

該研究的核心發現：

• hPGO 模型能夠模擬人類松果體發育并產生褪黑素；

• hPGO 對調控褪黑素合成的去甲腎上腺素信號作出反應；

• 移植的 hPGO 可恢復體內系統性褪黑素水平；

• 天使綜合征患者的 hPGO 顯示出松果體細胞受損且褪黑素減少。

總的來說，該研究開發了人類松果體類器官（hPGO），為探索松果體發育、晝夜節律調控及其在神經發育和睡眠障礙中的作用提供了一個穩健平臺。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell-stem-cell/abstract/S1934-5909(25)00438-2