一种嵌合脑小鼠模型及其构建方法和应用

本发明属于生物，具体涉及一种嵌合脑小鼠模型及其构建方法和应用。

背景技术：

1、颅脑创伤严重危害人们的生命健康和生活质量，造成的神经环路破坏会导致运动功能损伤、认知能力破坏以及精神情感障碍等。颅脑创伤有着很高的发病率，世界范围内每年约5000万人发生创伤性脑损伤短期内死亡率较高，长期造成的广泛神经炎症，弥漫性轴索损伤以及神经退行性病变，颅脑损伤已经成为严重的公共安全问题。尽管颅脑损伤影响极大，但有效的治疗方法还有待完善。目前脑损伤神经修复的核心瓶颈为损伤周围神经元代偿有限以及丢失的神经元不易再生。三维培养的脑类器官由于其发育轨迹基因及表达与人脑高度相似，同时具有复杂的神经网络，是重建神经环路的理想选择。脑类器官移植有望重建神经环路，国外将脑类器官移植于小鼠皮层，证实轴突投射的广泛建立及皮质脊髓束轴突的重建潜能(nat biotechnol.2018；36:432和stem cell reports.

2、2020；15:467)，但是，脑类器官作为外源性组织，通常情况下与宿主整合并不牢固，长时间移植物有脱出风险。

技术实现思路

1、针对这个问题，本发明的目的是提供一种嵌合脑小鼠模型及其构建方法和应用，通过本发明的构建方法，移植入小鼠皮层的脑类器官在颅骨盖的保护下可以稳定的限制在损伤空腔中，不会随小鼠运动而脱出，避免移植失败。

2、本发明目的是通过以下方式实现：

3、本发明提供一种嵌合脑小鼠模型，所述的嵌合脑小鼠模型通过在小鼠的脑内嵌合外源的脑类器官获得。

4、基于上述技术方案，进一步地，脑类器官在颅骨盖的保护下能够稳定的限制在损伤空腔中。

5、基于上述技术方案，进一步地，所述的脑内包括小鼠脑皮层。

6、基于上述技术方案，进一步地，所述的小鼠为免疫缺陷的nod-scid小鼠。

7、本发明另一方面提供所述的嵌合脑小鼠模型的构建方法，包括以下步骤：

8、(1)体外构建自发组装的脑类器官；

9、(2)nod-scid小鼠麻醉后暴露颅骨，定位bregma点；

10、(3)依冠状缝为颅骨绞合点，开矩形骨窗，将颅骨向上翻起，形成“铰链”结构；

11、(4)使用连接真空装置的钝性针头抽吸小鼠大脑皮层，形成空腔；

12、(5)使用显微镊将切割成与空腔匹配的脑类器官植入到小鼠大脑皮层空腔中；

13、(6)盖回掀开的颅骨盖，防止移植物脱出，缝合小鼠头皮。

14、基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)构建自发组装的脑类器官过程为：将胚胎干细胞或诱导性多能干细胞的单细胞悬液接种在超低黏附u型底孔板中，加入神经诱导培养基培养，得到拟胚体，培养至8-12天，转移到低黏附孔板中，加入神经分化培养基后摇床旋转培养，培养第16-20天，更换为成熟培养基继续旋转培养至35-45天。

15、基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)所述脑类器官在分化发育过程中无需使用matrigel包埋。

16、基于上述技术方案，进一步地，步骤(3)中所述依托冠状逢可调整为矢状缝或人字缝。

17、基于上述技术方案，进一步地，步骤(3)中所述“铰链”结构的开合方向可调整为向下开合、向左开合或者向右开合。

18、本发明还提供所述的嵌合脑小鼠模型在评价脑损伤神经修复药物中的应用。

19、本发明相对于现有技术具有的有益效果如下：

20、通过本发明的构建方法，移植入小鼠皮层的脑类器官在颅骨盖的保护下可以稳定的限制在损伤空腔中，不会随小鼠运动而脱出，避免移植失败，构建完成后60天后，对小鼠脑进行切片观察，植入的脑类器官在宿主皮层内整合良好。

技术特征：

1.一种嵌合脑小鼠模型，其特征在于，所述的嵌合脑小鼠模型通过在小鼠的脑内嵌合外源的脑类器官获得。

2.根据权利要求1所述的嵌合脑小鼠模型，其特征在于，脑类器官在颅骨盖的保护下能够稳定的限制在损伤空腔中。

3.根据权利要求1所述的嵌合脑小鼠模型，其特征在于，所述的脑内包括小鼠脑皮层。

4.根据权利要求1所述的嵌合脑小鼠模型，其特征在于，所述的小鼠为免疫缺陷的nod-scid小鼠。

5.权利要求1-4任一项所述的嵌合脑小鼠模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的构建方法，其特征在于，步骤(1)构建自发组装的脑类器官过程为：将胚胎干细胞或诱导性多能干细胞的单细胞悬液接种在超低黏附u型底孔板中，加入神经诱导培养基培养，得到拟胚体，培养至8-12天，转移到低黏附孔板中，加入神经分化培养基后摇床旋转培养，培养第16-20天，更换为成熟培养基继续旋转培养至35-45天。

7.根据权利要求6所述的构建方法，其特征在于，步骤(1)所述脑类器官在分化发育过程中无需使用matrigel包埋。

8.根据权利要求5所述的构建方法，其特征在于，步骤(3)中所述依托冠状逢可调整为矢状缝或人字缝。

9.根据权利要求5所述的构建方法，其特征在于，步骤(3)中所述“铰链”结构的开合方向可调整为向下开合、向左开合或者向右开合。

10.权利要求1-4任一项所述的嵌合脑小鼠模型在评价脑损伤神经修复药物中的应用。

技术总结
本发明公开一种嵌合脑小鼠模型及其构建方法和应用，属于生物技术领域。本发明通过将胚胎干细胞或诱导性多能干细胞诱导分化发育为脑类器官，将Nod‑SCID小鼠麻醉后暴露颅骨，寻找颅骨标志定位Bregma点，依冠状缝为颅骨绞合点，开矩形骨窗，将颅骨向上翻起，形成“铰链”结构，使用真空抽吸系统将暴露的皮层组织吸取，形成小空腔，接着使用显微镊将切割后的脑类器官植入空腔中，然后还纳颅骨，缝合头皮，待小鼠复苏后完成模型。通过此方法可以高效地构建嵌合脑小鼠模型，并获得较高的脑类器官存活率和有效脑类器官‑宿主皮层整合率。

技术研发人员：李晓红,常哲瀚,胡楠,史建新,郭迪
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13