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这些复杂的类器官组合可以让我们更深入地了解基因改变是如何影响某些大脑网络的。
Sergiu Paşca是斯坦福大学精神病学和行为科学教授，他实验室的新工作涉及组装体（assembloids），即实验室培养的球形类器官的组合，可以模仿神经系统的不同部分。
他们在3月份发表在bioRxiv上的预印本中强调了组装体的潜力，可以帮助研究人员在回路水平上理解大脑发育，以及这些回路在自闭症和其他神经发育疾病中如何出错。几个月前，在戈登丘脑皮质相互作用研究会议上Paşca展示了一段视频，描绘了钙信号沿着模拟感觉神经元的类器官线传播——脊髓的背根神经节到丘脑，最后到大脑皮层。
得克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin）的神经病学和儿科助理教授Audrey Brumback在观看这段视频时，她感到有什么东西在她自己的皮层下结构中移动：一种发自内心的敬畏之情。“我只是想，‘天哪，这太神奇了！’。”Brumback指出，毕竟自闭症涉及到大脑各部分如何相互连接的差异。“因此，能够在体外建立模型正是我们需要做的，以便能够理解这些网络功能障碍，”她说。例如，皮层和丘脑之间缺乏同步被认为与自闭症和精神分裂症有关，而这两个区域之间的过度同步则与癫痫发作的缺失有关。
Paşca和他的团队在10月16日发表在《Neuron》杂志上的一项研究中，利用代表这对大脑结构的两部分组合体探索了这些变化的根源。研究人员测试了破坏CACNA1G的效果，CACNA1G是一种编码丘脑中普遍存在的钙通道组成部分的基因。他们发现，在与癫痫发作相关的CACNA1G中具有功能获得变体的丘脑皮质集合体在丘脑中表现出增加的活动。缺乏与精神分裂症有关的CACNA1G功能的组装体也是如此。
Paşca说：“它们几乎都有相同的表型，但事实证明，机制不同，对皮层的影响也不同。”Paşca和他的团队之前对 corticostriatal组装体进行过调查发现携带与自闭症有关的基因变异。他们还构建了更复杂的集合体，例如代表皮层、脊髓和骨骼肌的三部分集合体，其中来自皮质亚基的信号产生肌肉的收缩。
最近，他们完成了一项为期四年的探索，生产出由四部分组成的组装体，并在bioRxiv上发表了两篇未发表的论文，记录了结果。其中一个特征是在戈登研究会议上展示的类器官的线性序列，模仿了感觉信息从外围传播到大脑的途径。Paşca
另一个集合体四重奏由代表大脑皮层的类器官和三个皮层下结构：丘脑、纹状体和中脑组成。四叶三叶草的排列首次模拟了环路，追踪了信号从皮层到纹状体再到丘脑再回到皮层的流动。这一途径对于理解自闭症患者的重复行为非常重要。
Paşca说，将单个类器官排列成一个循环“非常困难”。“每次我们把它们放在一起，它们要么完全融合，要么完全分离，”他说。该团队最终提出了一组类似于蛋糕模具的3D打印孔，它可以暂时将四个类器官保持在适当的结构中，直到它们之间开始形成神经元连接并稳定排列。
研究人员发现，当组装体从模具中取出并再成熟100天左右后，通过四个类器官传递的信号开始同步。更重要的是，基因ASH1L的一个拷贝的丢失，在整个回路中增加了这种同步活动，该基因关乎自闭症和妥瑞氏综合症。
但是，对于其他研究过组装体的科学家来说，构建环路的能力才是最重要的，其中包括加州大学洛杉矶分校（University of California, Los Angeles）生物化学助理教授Aparna Bhaduri（他没有参与这项工作）：“我只是觉得这真的很酷。”
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