通过水凝胶内受控形态发生因子暴露在大脑类器官中对后部组织者进行空间工程化

大脑皮层类器官是强大的体外模型，能够重现人类发育的关键特征。然而，由于对局部环境内形态发生因子分布的控制有限，传统方法产生的皮层类器官会形成自发性的、空间无序的皮层区域。在此，我们提出了一种空间工程化水凝胶平台，通过受控的局部形态发生因子暴露，驱动皮层类器官中局部后部组织者的形成。 我们结合体相光聚合、热交联和数字光处理（DLP）方法，制备了具有可控刚度分层结构的水凝胶，使其能够优先将形态发生因子递送至类器官的一侧，从而在暴露面选择性诱导后部组织者的形成。我们进一步通过递送荧光标记的葡聚糖对该平台进行了验证；该葡聚糖作为与形态发生因子分子量相匹配的模型分子，用于可视化类器官界面处递送过程的时空动力学。作为概念验证，我们还展示了DLP制备技术能够打印双形态发生因子枢纽，作为在单个类器官内建立两个相对梯度的模型。 总之，该水凝胶平台能够在类器官中实现细胞群体的系统性空间图案化，更真实地重现天然组织的空间组织和细胞多样性，并推动用于研究人类发育和疾病的更高保真度模型的发展。

大脑皮层类器官是强有力的体外模型，能够重现人类发育的关键特征。然而，由于对局部环境中形态发生因子分布的控制有限，传统方法产生的皮层类器官往往形成自发且空间无序的皮层区域。在此，我们提出了一种空间工程化水凝胶平台，通过受控且局部化的形态发生因子暴露，驱动皮层类器官中局部后部组织者的形成。

我们结合整体光聚合、热交联以及数字光处理（DLP）方法，制备了具有可控刚度分层结构的水凝胶，使其能够优先将形态发生因子递送至类器官的一侧，从而选择性诱导暴露面形成后部组织者。我们进一步通过递送荧光标记的葡聚糖对该平台进行了验证；该葡聚糖作为与形态发生因子分子量相匹配的模型分子，用于可视化类器官界面处递送动力学的时空变化。作为概念验证，我们还证明了DLP制备方法能够打印双形态发生因子枢纽，作为在单个类器官内建立两种相对梯度的模型。

总之，该水凝胶平台能够在类器官中实现细胞群体的系统性空间图案化，更加真实地重现天然组织的空间组织和细胞多样性，并推动用于研究人类发育与疾病的更高保真度模型的发展。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.02.729607v1?rss=1

🏷️ 大脑类器官 水凝胶平台 形态发生因子 空间图案化 后部组织者 数字光处理