脊髓损伤(Spinal cord injury, SCI)或运动神经元疾病(Motor neuron diseases, MNDs)等脊髓病变及其组织结构的损伤导致的运动功能障碍，严重降低人们生活质量，增加社会负担。脊髓具有高度复杂、组织精细的细胞结构，由背腹侧两个形态发生组织中心引导，脊髓组织对人体感觉和运动功能的调节至关重要。目前，现有的动物或2D细胞模型往往不能准确反映人类脊髓疾病的病理特征，阻碍其机制研究和新疗法的开发，因此，迫切需要建立精准人脊髓组织3D模型，用以进一步研究MNDs的作用机制、筛选药物和开发SCI治疗新方法。开发3D脊髓类器官具有重大的应用前景。

2022年12月26日，复旦大学脑科学转化研究院邵志成团队在iScience杂志上在线发表了题为Generation of Dorsoventral Human Spinal Cord Organoids via Functionalizing Composite Scaffold for Drug Testing的最新研究成果。研究团队开发出体外制备人背-腹侧化脊髓类器官的新方法。团队将脊髓发育腹侧化信号Shh激动剂(SAG)加载到多孔壳聚糖微球(PCSM)中，表面包裹热敏性Matrigel，形成具有缓释SAG功能的复合微球，称为PCSM-Matrigel@SAG。以PCSM-Matrigel@SAG为诱导核心，定向诱导人诱导多能干细胞（Human induced pluripotent stem cells，hiPSCs）为脊髓类器官(ehSC-organoids)。研究发现ehSC-organoids可以形成脊髓背腹样的细胞结构，具有主要背-腹结构域祖细胞和神经元的细胞特性。此外，这些ehSC-organoids也具有钙功能活性。进一步将ehSC-organoids通过双氧水处理建立肌萎缩侧索硬化症（ALS）的氧化应激病理模型，测试依达拉奉（Edaravone）抗氧化应激效果，结果发现通过Edaravone处理提高了ehSC-organoids中神经元的抗凋亡能力。

综上所述，研究团队构建了具有缓释功能的复合生物材料，结合iPSC技术，建立了一种体外构建背-腹侧化脊髓类器官的新方法。ehSC-organoids对于脊髓发育、3D运动神经元疾病模型和药物筛选的研究以及脊髓损伤修复都具有重要应用前景。

复旦大学脑科学转化研究院邵志成课题组的薛伟伟、李波、刘慧慧是研究论文的共同第一作者。李博研究员及实验室博士后肖宇婕，邵志成研究员实验室李慧娟以及厦门大学材料学院生物材料系任磊教授也对该研究做出了重要贡献。邵志成研究员和其团队的薛伟伟青年副研究员是研究论文的共同通讯作者。

该研究得到国家科技创新2030-脑计划、上海市自然科学基金、上海市科技重大项目、国家自然科学基金、教育部脑科学前沿中心基金的大力支持。