就学习经历来说，上海科技大学向阳飞教授属于厚积薄发的类型。他的读书生涯先后在怀化学院、暨南大学完成，此后在美国耶鲁大学担任博士后研究院和副研究员。

他表示：“我身边也有朋友询问过类似的问题，我也不介意回答。简单来讲，我认为自己的天赋一般，更多是愿意投入努力和时间。”

自 2013 年 7 月去耶鲁大学，到 2020 年 3 月回国建立实验室期间，他只休过一次长假，期间回国一次还是因为工作面试。成立自己的实验室之后，这种工作节奏并没有改变，甚至更为繁忙。

他继续说道：“从事科研就像参加一场长跑，需要明确的方向、清晰的目标以及坚定的毅力。当然，如果内心热爱，自己倒不觉得辛苦。谨以此与计划投入科研或正在从事科研的同学们共勉。”

图 | 向阳飞（来源：周学迅）

而正是在这样的努力和热爱之下，他和团队产出了不少优秀成果。

图 | 不同杂志对于该团队成果的介绍（来源：课题组）

另外，在近期一项研究中他和团队通过体外融合不同的脑类器官，发现了一些与体内一致的神经投射倾向性。

具体来说，当他们将脊髓三叉神经核类器官分别与丘脑类器官或皮层类器官融合时，观察到来自脊髓三叉神经核区域的细胞更倾向于投射至丘脑区域，而非倾向于投射至皮层区域。

同样地，当他们将丘脑类器官与脊髓三叉神经核类器官或皮层类器官融合时，丘脑神经元呈现出更强的投射倾向至皮层侧，而非倾向于投射至脊髓三叉神经核侧。

因此，尽管体外的脑区间连接模型缺乏体内发育过程中众多参与因素，但这却为他们探索在不同人脑区域之间如何建立靶向性投射连接的调控机制提供了一个清晰、简便的背景，并能打造出来人源性的研究模型。

当然，该类器官也可被用于研究与脊髓三叉神经核相关的发育机制、病理机制、药物测试与评估等工作，并有希望突破许多与人类相关研究的限制。

日前，相关论文以《生成具有脊髓三叉神经核的人类区域特异性脑类器官》（Generation of human region-specific brain organoids with medullary spinal trigeminal nuclei）为题发在 Cell Stem Cell [1]。

上海科技大学的两名博士生庞溦和朱金奎是共同一作，向阳飞担任通讯作者。

图 | 相关论文（来源：Cell StemCell）

曾首次报道丘脑核团特异性的类器官模型

一直以来，向阳飞实验室主要关注脑类器官技术。脑类器官，是一种基于干细胞在实验室培养的、可以模拟人脑特征的培养物。

众所周知，我们很难直接研究人类的大脑。因此，目前的大量研究主要依赖于动物模型。

这类研究固然十分必要，但是与此同时由于人类大脑与动物大脑（例如最常用的小鼠大脑）在进化上存在不少差异，研究人员也非常关注如何在人源遗传背景下开展相关研究。

干细胞技术的迅速发展为解决这一难题提供了良机。尤其是在过去十年中，全球学者在干细胞的体外分化上取得了显著进展。

通过利用脑类器官技术，能够方便地在实验室中重现人脑的关键特征。例如，只需要获得少量的人体血液细胞或皮肤细胞，再通过细胞命运重编程，便能制备出干细胞。

接着，在三维培养环境中，这些干细胞可以进一步地分化形成脑类器官。

在脑类器官之中，能够产生与大脑中特定区域相似的细胞组成、组织结构和基本功能特征，因此为研究人脑的发育、功能以及疾病等众多问题提供了一条便捷的途径。

大约在十多年前，脑类器官技术进入大众视野，并在随后的时间里经历了快速的发展和优化。

但是，脑类器官技术本身仍然需要进一步改进。例如，构建类器官时一个关键问题是如何针对大脑内众多精细结构进行模拟，这些精细结构包括亚脑区、脑核团等，因此需要对干细胞的体外分化做更精准的调控。

向阳飞大约在十多年前开始研究脑类器官方法，最初的重点是从特定脑区入手，比如从脑皮层、腹侧端脑和丘脑等脑区入手。

在这个过程中，他也开始关注脑核团的结构。在构建丘脑类器官的过程中，他常常会被问到：丘脑中的不同核团能否在类器官中体现出来？

在当时，向阳飞还无法做到这一点。不过，2023 年他和团队聚焦于丘脑的特定核团，首次报道了丘脑核团特异性的类器官模型，朝这一方向迈出了一步。

当然，目前国际上关于核团特异性脑类器官构建的研究仍然很少，因此他们也希望能提供更多的新方法。

于是，他们将本次工作聚焦于另一个特定的脑核团——脊髓三叉神经核。

脊髓三叉神经核的核团位于后脑的延髓部分，主要负责颅面部感觉信息的传递，对正常生理功能及相关病理机制具有重要意义。

目前，针对延髓节段构建脑类器官的研究仍然缺乏，因此根本不具备研究该区域核团特征的脑类器官方法。但也正因为尚未有人开展相关研究，才让他们下定决心开展本次课题。

“都是所谓的‘失败’结果”

本次项目的主要参与者庞溦是向阳飞在上海科技大学招收的第二届博士研究生。后来，向阳飞招收的第三届博士研究生朱金奎也加入了团队。

过去两年间，向阳飞的学生们持续开展了大量的类器官构建与验证工作。实际上，期间的绝大部分实验数据并未用于论文，因为它们都是所谓的“失败”结果。

2023 年初，明确脑类器官的构建方案之后，他们花费一年时间整理了实验结果。又在 2024 年耗时半年左右处理审稿流程，最终论文得以顺利发表。

向阳飞表示：“我们实验室的一个特点是实验周期通常较长且不能中断。十多年前刚开始博士后研究时面对几周的重编程实验，我会觉得实验周期有些漫长。后来，我发现与脑类器官构建研究相比，这个周期实际上算是相对短暂的。”

脑类器官的构建实验往往需要数月才能得出最终结论，因此对耐心和细心的要求极高。当然，实验的成本也相对较高。

“而让我感到非常幸运的是，目前团队中有一批愿意全身心投入到这一研究方向的成员。在客观上我们的确遇到过挑战，新冠疫情期间我们在细胞实验室紧张抢救样本的情景至今仍历历在目。”向阳飞表示。

（来源：Cell StemCell）

如前所述，他们的样本需要每天进行处理，绝对不能中断。有时，在耗时几个月甚至半年多才辛苦培养的样本被损失之后，大家依然能够乐观、勇敢地从头再来，这让向阳飞觉得非常值得纪念。

后续，他们将继续围绕脑类器官技术与应用展开工作。前面提到，向阳飞非常希望利用脑类器官探索人脑发育过程中的精细调控机制。

例如，为什么人脑中的 A 细胞更倾向于与 B 细胞连接，而非 C 细胞？这个问题不仅关乎发育机制，也有助于理解损伤后的再生修复。

尽管这个问题并不容易回答，但他们希望通过人源性的脑类器官为理解其中的机制提供线索。

此外，他们还将努力探索更多的脑类器官新技术，以便为在体外研究人脑的生理机制或病理机制提供解决方案。

参考资料：

1.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S193459092400290X?via%3Dihub

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