🔬 研究背景：跨組織互動的挑戰與機會
人體的神經（neural）、肌肉（muscular）與骨骼（skeletal）系統之間的交互作用，構成所謂的 #neuromusculoskeletal (NMS) axis，是維持運動功能與姿勢控制的核心。然而，過去的體外模型多半聚焦於單一組織，難以重現這三者之間的發育協同與功能連結，限制了我們對神經肌肉疾病（如 ALS、SMA）或骨骼退化性疾病（如關節炎）的理解與藥物開發。
本篇研究成功從人類多能性幹細胞（human pluripotent stem cells, #hPSCs）誘導出具備神經、肌肉與骨骼三種組織的三維類器官（human neuromusculoskeletal organoids, #hNMSOs），並證實這些組織能夠自我組織（self-organize）並建立功能性連結。
🧪 實驗設計：從胚樣體到三域分化
研究團隊採用靜態至旋轉式培養策略（static-to-spinning culture），先將 hPSCs 誘導形成胚樣體（embryoid bodies），再透過一系列訊號調控（如 dual SMAD inhibition、WNT activation、FGF2 與 RA 補充）引導神經外胚層與旁軸中胚層的分化。
關鍵步驟包括：
- SAG（Smoothened agonist）誘導 SHH 訊號：促進骨骼組織分化。
- 三域分化：分別形成神經域（SOX2⁺/HOXC9⁺）、骨骼域（SOX9⁺）、與肌肉域（TITIN⁺）。
- 長期培養：三個組織域在空間上分離但功能上連結，模擬神經支配肌肉、肌肉包覆骨骼的生理結構。
🔍 重要發現：三組織的成熟與互動
- 神經域：表現出脊髓腹側特性（ventral spinal cord identity），產生運動神經元（motor neurons）並投射至肌肉域。
- 肌肉域：形成成熟的骨骼肌纖維，具備 NMJ（neuromuscular junction）結構，能夠對神經刺激產生收縮反應。
- 骨骼域：分化出軟骨細胞（chondrocytes），並透過 ECM（如 Aggrecan）支持肌肉發育與排列。
此外，研究也透過 IL-1β 微注射模擬關節炎病理，證實骨骼退化會影響周邊神經與肌肉功能，展現 hNMSOs 作為疾病模型的潛力。
⚡ Axion Biosystems 在研究中的應用：功能性驗證的關鍵平台
為了驗證 hNMSOs 中神經與肌肉之間的功能性連結，研究團隊使用了多電極陣列（Multi-Electrode Array, #MEA）進行電生理紀錄。透過 #Axion Biosystems 的 #Maestro Pro 平台，成功偵測到自發性神經放電與肌肉收縮的同步訊號，並進一步以光刺激與藥理干擾確認 NMJ 的功能性。
#Axion 的 #MEA 系統不僅支援高解析度的神經網絡分析，也能搭配肌肉收縮模組進行跨組織互動的即時監測。這類平台在多組織類器官的功能性驗證上扮演不可或缺的角色。
身為 Axion 在台灣的代理商，我們提供 Maestro Pro 平台的試用服務與委託分析方案，協助研究者快速導入 MEA 技術，進行神經、心肌、肌肉等細胞的功能性分析。
🧠 結語：多組織類器官是未來疾病模型的關鍵
這篇研究不僅展示了 hPSCs 的分化潛力，更開啟了 #多組織類器官（multi-tissue organoids）作為疾病模型與藥物篩選平台的新篇章。透過結合 3D 培養技術與功能性分析工具（如 Axion MEA），我們能更貼近人體的複雜生理，為神經肌肉疾病、骨骼退化與再生醫學提供更具轉譯價值的研究基礎。
如果你正在開發神經、肌肉或骨骼相關的體外模型，歡迎與我們聯繫，了解 Axion 平台的應用潛力與導入方案。讓你的研究，不只看得見，更測得出。
Reference: Generation of self-organized neuromusculoskeletal tri-tissue organoids from human pluripotent stem cells. Yin, Yao et al. Cell Stem Cell, Volume 32, Issue 1, 157 – 171.e8
🧠💪🦴 Modeling Human Neuromusculoskeletal Development in a Dish
A study published in Cell Stem Cell introduces self-organized neuromusculoskeletal organoids (hNMSOs) derived from human pluripotent stem cells. These 3D organoids co-develop neural, muscular, and skeletal tissues—forming functional motor neuron–muscle connections and cartilage-supported muscle maturation.
This tri-tissue system enables disease modeling for ALS, SMA, and arthritis, offering a powerful platform for studying NMS axis development and pathology.
To validate functional connectivity, researchers used MEA technology from Axion Biosystems, detecting synchronized neural firing and muscle contraction. As Axion’s distributor in Taiwan, we provide trial access and contract-based culture services to support organoid-based functional assays.
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