重要研究者包括Akanksha Jain, Gilles Gut, Fátima Sanchis-Calleja, Reto Tschannen, Zhisong He, Nicolas Luginbühl, Fides Zenk, Antonius Chrisnandy, Simon Streib, Christoph Harmel, Ryoko Okamoto, Malgorzata Santel, Makiko Seimiya, René Holtackers, Juliane K. Rohland, Sophie Martina Johanna Jansen, Matthias P. Lutolf, J. Gray Camp & Barbara Treutlein。研究论文《Morphodynamics of human early brain organoid development》于2025年6月在线发表于《Nature》，开放获取。

重要发现
01光学成像技术的突破性应用
研究团队开发了兼容长时程活体成像的脑类器官培养方案。通过将诱导多能干细胞（iPSC）嵌入光片显微镜专用腔室，并采用多色稀疏标记策略（标记肌动蛋白、微管、细胞膜、细胞核及核膜），实现了连续188小时、30分钟时间分辨率的4D动态成像。成像系统配备25倍物镜（视场710μm），通过自适应样品腔设计控制环境稳定性，支持16个类器官并行观测。

02基质调控脑区形成的实验证据
通过对比不同ECM环境（Matrigel基质vs.无基质vs.琼脂糖扩散屏障），发现：
Matrigel诱导管腔融合：促进神经上皮细胞极性排列，管腔体积扩大4倍，伴随细胞长轴垂直于类器官表面；
无基质导致脑区尾侧化：管腔数量增加但形态圆钝，神经嵴细胞比例上升，端脑特征消失；机械传感通路验证：YAP1信号激活上调WNT配体分泌介质（WLS），驱动非端脑区形成。

创新与亮点
01突破性技术难题
长时程无菌成像系统：改造光片显微镜样品腔，实现2–3周无菌培养与成像同步，克服了类器官光学密度高、发育缓慢的技术瓶颈。

多色动态解复用算法：通过空间嵌入分割与随机森林分类，首次在活体组织中同步解析五种亚细胞结构动态。

02核心科学价值
揭示ECM机械传感机制：发现基质通过YAP1-WNT通路调控脑区模式，为人类神经管发育提供全新理论框架；
构建标准化研究平台：开源成像流程与代码库（GitHub/Zenodo），支持跨机构脑发育动力学研究。

总结与展望
本研究通过创新性活体成像技术与计算分析方法，首次实现了人类脑类器官发育全周期的多尺度动态解析。核心发现表明，细胞外基质作为机械信号枢纽，通过YAP1-WLS轴调控神经上皮极性和脑区特化，为理解人类大脑形态发生提供了关键实验证据。未来工作可聚焦于三方面：
疾病建模应用：将该平台拓展至脑发育疾病（如小头畸形）机制研究；
类器官标准化：利用形态动力学参数建立类器官质量评估体系；
技术开源生态：深化成像算法与数据集共享，推动类器官研究标准化进程。

DOI:10.1038/s41586-025-09151-3.