培養で90日後にグリアとニューラルネットワークを生じさせるように設計された脳オルガノイド

人間の脳のオルガノイドは、人間の脳の健康と疾患の研究のための翻訳に関連するモデルとして浮上しています。ただし、ヒト特異的タンパク質処理がヒト脳オルガノイドで保存されているかどうかはまだ示されていません。本明細書では、細胞の運命と誘導性脳オルガノイドの組成が胚性体の形成中の培養条件によって決定されることを実証し、この段階での培養条件を最適化して、グリア関連タンパク質と神経ネットワーク活性の存在をもたらすことができることを実証します。in vitroで3か月。これらの最適化された条件下では、男性と女性の兄弟由来に由来する誘導多能性幹細胞（IPSC）から生成された未誘導の脳オルガノイドは、成長速度、サイズ、および総タンパク質含有量が類似しており、細胞組成と代謝のバッチからバッチへの変動性を最小限に抑えます。。ニューロン、ミクログリア、およびマクログル（星状細胞およびオリゴデンドロサイト）マーカーを比較すると、これらの脳オルガノイドのプロファイルは、マウス皮質サンプルのものよりも、ヒト皮質サンプルの皮質および小脳プロファイルよりも類似しており、ヒト固有のタンパク質加工を提供する最初の実証を提供することが明らかになりました。主に誘導されていない脳オルガノイドに保存されています。したがって、我々のオルガノイドプロトコルは、ヒトの脳と非常によく似た方法でタンパク質を処理するように見える4つの主要な細胞タイプを提供し、他のプロトコルで必要な半分の時間でそうします。人間の脳と基本的な特性のこのユニークなコピーは、人間の脳特有のタンパク質パターン（例えば、アイソフォーム、スプライスバリアント）を調査することを目的とした将来の研究の基礎を築き、in situ様環境でグリアとニューロンのプロセスを調節します。

Human brain organoids are emerging as translationally relevant models for the study of human brain health and disease. However, it remains to be shown whether human-specific protein processing is conserved in human brain organoids. Herein, we demonstrate that cell fate and composition of unguided brain organoids are dictated by culture conditions during embryoid body formation, and that culture conditions at this stage can be optimized to result in the presence of glia-associated proteins and neural network activity as early as three-months in vitro. Under these optimized conditions, unguided brain organoids generated from induced pluripotent stem cells (iPSCs) derived from male-female siblings are similar in growth rate, size, and total protein content, and exhibit minimal batch-to-batch variability in cell composition and metabolism. A comparison of neuronal, microglial, and macroglial (astrocyte and oligodendrocyte) markers reveals that profiles in these brain organoids are more similar to autopsied human cortical and cerebellar profiles than to those in mouse cortical samples, providing the first demonstration that human-specific protein processing is largely conserved in unguided brain organoids. Thus, our organoid protocol provides four major cell types that appear to process proteins in a manner very similar to the human brain, and they do so in half the time required by other protocols. This unique copy of the human brain and basic characteristics lay the foundation for future studies aiming to investigate human brain-specific protein patterning (e.g., isoforms, splice variants) as well as modulate glial and neuronal processes in an in situ-like environment.