工程化胸椎脊髓类器官（enTsOrg）：脊髓损伤修复的精准新工具

胸椎脊髓损伤(SCI)常致下肢截瘫、大小便障碍，临床修复难度大。现有脊髓类器官(sOrg)因缺乏胸椎节段特异性、背腹侧结构不完整，移植后神经整合效果有限。

为此，同济大学附属同济医院 的 团队在《Nature Biomedical Engineering》上发表题为Engineered thoracic spinal cord organoids for transplantation after spinal cord injury的研究，以人成纤维细胞诱导 iPSCs 为原料，结合 MgFe-LDH - 基质胶支架，构建出工程化胸椎脊髓类器官(enTsOrg) ，可精准模拟胸椎脊髓特征，移植后显著恢复截瘫小鼠运动功能。

实验方法

1. enTsOrg 构建

iPSCs 经 LDN-193189/CHIR99021 诱导神经分化，添加 RA/purmorphamine 定向胸椎特征，Day10 包埋于 10μg/mL LDH - 基质胶，Day17 加 BDNF/GDNF 促进成熟，设无 LDH 的 sOrg 为对照。

2. 材料与表征

水热法合成 MgFe-LDH，通过 XRD、XPS 验证结构;SEM 观察 enTsOrg 形貌，RNA-seq / 空间转录组(参考 GSE171892)分析节段特征。

3. 功能检测

MEA 记录神经 spike 活性，膜片钳测动作电位及离子电流，Fura-2/AM 钙成像检测刺激响应。

4. 动物实验

雌性 M-NSG 小鼠构建 T9 完全横断 SCI 模型，移植 21 天龄 enTsOrg，通过 BMS 评分、步态分析、MEP 及免疫荧光评估效果。

关键结果

图1：enTsOrg 的胸椎特异性与成熟度

enTsOrg 中 86.61% 位点具胸椎特征(sOrg 仅 65.91%)，HOXC9+MN 比例达 15%(sOrg 5%);电生理显示其 spike 振幅、sAP 频率及钙响应均显著高于 sOrg，功能更接近原生胸椎脊髓。

图2：enTsOrg 移植恢复运动功能

移植 14 周，enTsOrg 组 BMS 评分达 9 分(sOrg 5 分、SCI 1 分)，步长、步态对称性接近假手术组;MEP 振幅 26.7μV(sOrg 9.6μV)，人源细胞纤维延伸至宿主脊髓，实现结构整合。

图3：移植后 enTsOrg 神经元更成熟

移植 7 周，enTsOrg 中 67.76% 为成熟神经元(sOrg 32.24%)，发育阶段接近人胚胎 CS14(sOrg CS12);在体电生理可区分兴奋性 / 抑制性神经元，firing 率更接近正常脊髓。

图4：神经递质亚型与功能验证

enTsOrg 胆碱能神经元占比 32.94%(sOrg 18.28%)，移植后 ChAT + 细胞数翻倍;光遗传学抑制 ChAT + 神经元，其 P-PN firing 率降 40%、MEP 振幅降 30%，证实参与运动回路调控。

图5：胸椎节段与背腹侧模式

enTsOrg 89.35% 位点具胸椎特征(sOrg 57.08%)，腹侧高表达 NKX2.2/FoxA2、背侧高表达 Pax2，D-V 分布与原生脊髓一致，为回路重建奠基。

图6：LDH 作用机制与关键神经元

LDH 通过激活 SHH 通路、调控 RA 信号促进胸椎 MN 分化;移植后激活 PI3K/GSK3β 通路减少凋亡，enTsOrg 中 Vsx2+/vGlut2 + 中间神经元(后肢行走关键)显著增多，多巴胺能神经元比例升高。

全文总结

enTsOrg 通过 LDH 调控实现胸椎特异性、完整背腹侧结构及功能成熟，移植后可重建 SCI 小鼠神经回路，显著恢复后肢运动与感觉功能，其机制为 LDH 协同激活 SHH/RA-PI3K 通路促进神经元存活成熟，为胸椎 SCI 精准修复提供可转化工具。