帶血管的 “迷你人腦” 誕生，破解 HIV 血腦屏障難題有了新利器

近日，一項發表于《Scientific Reports》的研究取得了重要進展：科學家團隊成功構建出具有血管結構的人腦類器官（EndohBOs）。

該模型能夠更真實地模擬人體大腦的生理環境，尤其為研究HIV-1在中樞神經系統（CNS）中的感染機制與持久性提供了前所未有的實驗平臺。

盡管利用人類誘導多能干細胞（hiPSCs）構建的大腦類器官已在發育生物學與疾病研究中廣泛應用，但其缺乏血管網絡，導致內部物質交換受限，難以長期維持生理活性，也限制了對神經—血管相互作用的研究。

尤其是在HIV-1研究中，病毒如何跨越并破壞血腦屏障（BBB）、如何在抗逆轉錄病毒治療（ART）下在中樞神經系統中持續存在，一直是亟待深入揭示的科學難題。

血管化大腦類器官是在傳統大腦類器官基礎上，引入血管內皮細胞，形成具備神經與血管雙重結構的復合模型。該模型不僅包含神經元與膠質細胞等腦細胞成分，還建立起功能性的微血管系統，可模擬真實大腦中營養輸送、氧氣交換與代謝廢物清除的過程。

這一改進大幅提升了類器官的存活時間、組織結構成熟度及生理相關性，使其成為研究神經血管單元的優選平臺。

研究團隊采用正常hiPSCs與過表達內皮轉錄因子ETV2的hiPSCs進行共培養，通過優化分化條件促使血管網絡在類器官內自然形成。免疫熒光分析顯示，該類器官穩定表達CD31（血管內皮標志）、膠原蛋白IV（基底膜成分）與GFAP（星形膠質細胞標志），證實其成功模擬了人體神經血管單元的關鍵特征。

為進一步研究HIV-1感染，科學家將血管化類器官與HIV-1感染的巨噬細胞前體/單核細胞（PMPs）共培養，并設置ART處理組與未處理組，隨后通過p24 ELISA與qRT-PCR技術定量檢測病毒復制情況。該實驗設計首次在具備血管系統的類器官中模擬了HIV-1跨越血腦屏障并感染腦內細胞的病理過程。

研究結果顯示，與無血管類器官相比，血管化大腦類器官顯著促進了HIV-1感染PMPs的遷移與浸潤。更值得注意的是，即使在ART存在的情況下，類器官內部的病毒RNA與p24蛋白水平并未顯著降低，說明病毒在該模型中仍能維持復制活性。

這一發現提示，HIV-1可能借助中樞神經系統內的血管化微環境，形成治療難治性的病毒存留灶。

該血管化人腦類器官模型的建立，為揭示HIV-1及其他神經嗜性病毒如何破壞血腦屏障、如何在CNS中持久存在提供了高度生理相關的研究系統。

未來，該模型不僅可用于闡明HIV-1相關神經認知障礙的發病機制，還可作為藥物篩選與治療策略評估的平臺，助力開發針對中樞神經系統感染的新型療法，最終改善患者的神經功能預后。

內容來源：

[1] HIV最新動態

[2]Selvam, S., Dos Reis, R.S., Wagner, M.C.E. et al. Vascularized human brain organoids as a model of the brain–peripheral axis in HIV-1 neuropathogenesis. Sci Rep (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-33940-5