内耳类器官的来源、构建过程及应用
内耳类器官
内耳类器官可以由多能干细胞或单能干细胞诱导，如胚胎干细胞、诱导多能干细胞和内耳干细胞(图1)。多能干细胞形成内耳类器官需要多种细胞因子或小分子药物来完美再现内耳发育的各种特征，而成体干细胞由于具有单能性，可以直接诱导分化。
图1.内耳类器官的来源。
内耳类器官可以由多能干细胞或单能干细胞诱导，包括内耳干细胞、胚胎干细胞、诱导多能干细胞。
通过在三维培养基质中加入特定的生长因子和小分子，诱导多能干细胞发育成自组织类器官结构。三维培养的类器官在功能组织诱导、疾病建模、药物筛选等方面有着广泛的应用，具有很大的基础研究和转化应用潜力。
在3D培养条件下，为了优化培养过程中细胞-细胞和细胞-细胞外基质（ECM）的连性，除了通过细胞因子和小分子诱导细胞发育过程外，还有多种平台用于优化3D细胞培养系统，主要分为两大类:外力介导的无支架系统(如悬浮液滴、旋转和磁性方法)和基于3D支架的系统(如微流控芯片和水凝胶基质等)。
内耳起源于外胚层。将人ESCs (WA25细胞系)培养于含有低浓度基质胶（Matrigel）和成纤维细胞生长因子（FGF）的培养基中，诱导外胚层分化形成致密的球形细胞团。随后，抑制TGF信号通路，用BMP - 4刺激外胚层分化，导致第4天非神经外胚层（NNE）和神经外胚层分化。
随后，用LDN‐193189抑制BMP信号并添加FGF‐2诱导细胞聚集向耳部-鳃外基板结构域（OEPD）分化，OEPD在第8天形成，而随后用糖原合成酶激酶3β(GSK3β)抑制剂CHIR99021处理，结果显示聚集物在第12天表面出现上皮突起，预示着内耳类器官的形成(图2)。
内耳类器官可以用来模拟耳蜗毛细胞的形成。内耳类器官具有与正常耳蜗毛细胞相似的形态和功能，广泛应用于药物的靶向筛选和发现、疾病模型的构建和机制的研究、毛细胞再生医学和器官修复等领域。
由于内耳的精细和复杂，目前还没有开发出能够在体外最大限度地模拟内耳的类器官的方法。此外，内耳类器官仅产生前庭感觉样结构和未成熟的耳蜗毛细胞。需要进一步修改协调调节策略，以开发新的方法来诱导和分化具有分离特性的不同细胞类型，包括如何获得成熟的耳蜗毛细胞，新生的毛细胞是否具有细胞间连接，内耳类器官在应对导致人类和其他哺乳动物耳聋的相同外源性损伤时是否与天然耳蜗相似。以及如何在体外重现调节内耳血液供应的血管系统。此外，由于不同来源的内耳类器官的异质性，类器官的生产效率和可重复性有待提高。要实现在培养皿中产生用于临床药物筛选和干细胞治疗的功能性内耳类器官的目标，还有很长的路要走。
参考文献：
Jieyu Qi,Liyan Zhang,Xiaohan Wang, et al. Modeling, applications and challenges of inner ear organoid. Smart Medicine. 2024;0 (0):0-0. doi:10.1002/smmd.20230028
内耳类器官可以由多能干细胞或单能干细胞诱导，如胚胎干细胞、诱导多能干细胞和内耳干细胞(图1)。多能干细胞形成内耳类器官需要多种细胞因子或小分子药物来完美再现内耳发育的各种特征，而成体干细胞由于具有单能性，可以直接诱导分化。
图1.内耳类器官的来源。
通过在三维培养基质中加入特定的生长因子和小分子，诱导多能干细胞发育成自组织类器官结构。三维培养的类器官在功能组织诱导、疾病建模、药物筛选等方面有着广泛的应用，具有很大的基础研究和转化应用潜力。
在3D培养条件下，为了优化培养过程中细胞-细胞和细胞-细胞外基质（ECM）的连性，除了通过细胞因子和小分子诱导细胞发育过程外，还有多种平台用于优化3D细胞培养系统，主要分为两大类:外力介导的无支架系统(如悬浮液滴、旋转和磁性方法)和基于3D支架的系统(如微流控芯片和水凝胶基质等)。
内耳起源于外胚层。将人ESCs (WA25细胞系)培养于含有低浓度基质胶（Matrigel）和成纤维细胞生长因子（FGF）的培养基中，诱导外胚层分化形成致密的球形细胞团。随后，抑制TGF信号通路，用BMP - 4刺激外胚层分化，导致第4天非神经外胚层（NNE）和神经外胚层分化。
随后，用LDN‐193189抑制BMP信号并添加FGF‐2诱导细胞聚集向耳部-鳃外基板结构域（OEPD）分化，OEPD在第8天形成，而随后用糖原合成酶激酶3β(GSK3β)抑制剂CHIR99021处理，结果显示聚集物在第12天表面出现上皮突起，预示着内耳类器官的形成(图2)。
图2.内耳类器官的构建。
上图：胚胎发育过程中内耳的形成过程。
下图:多能干细胞以类似于胚胎的方式形成类器官的示意图。
下图:多能干细胞以类似于胚胎的方式形成类器官的示意图。
内耳类器官可以用来模拟耳蜗毛细胞的形成。内耳类器官具有与正常耳蜗毛细胞相似的形态和功能，广泛应用于药物的靶向筛选和发现、疾病模型的构建和机制的研究、毛细胞再生医学和器官修复等领域。
由于内耳的精细和复杂，目前还没有开发出能够在体外最大限度地模拟内耳的类器官的方法。此外，内耳类器官仅产生前庭感觉样结构和未成熟的耳蜗毛细胞。需要进一步修改协调调节策略，以开发新的方法来诱导和分化具有分离特性的不同细胞类型，包括如何获得成熟的耳蜗毛细胞，新生的毛细胞是否具有细胞间连接，内耳类器官在应对导致人类和其他哺乳动物耳聋的相同外源性损伤时是否与天然耳蜗相似。以及如何在体外重现调节内耳血液供应的血管系统。此外，由于不同来源的内耳类器官的异质性，类器官的生产效率和可重复性有待提高。要实现在培养皿中产生用于临床药物筛选和干细胞治疗的功能性内耳类器官的目标，还有很长的路要走。
参考文献：
Jieyu Qi,Liyan Zhang,Xiaohan Wang, et al. Modeling, applications and challenges of inner ear organoid. Smart Medicine. 2024;0 (0):0-0. doi:10.1002/smmd.20230028
