MARC

 008260311s2025        us                                    eng  d
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■020    ▼a9798280719842
■040    ▼aMiAaPQD▼beng▼cMiAaPQD▼erda
■082    ▼a611
■1001  ▼aBenshirim,  Ezekiel▼eauthor.▼0(orcid)0000-0001-6865-9707
■24510▼aBioengineering  Morphogenesis  and  Differentiation  in  Human  Brain  Organoids  ▼cEzekiel  Benshirim
■260    ▼a[Sl]▼bHarvard  University▼c2025
■264  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a1  electronic  resource  (235  pages)
■336    ▼atext▼btxt▼2rdacontent
■337    ▼acomputer▼bc▼2rdamedia
■338    ▼aonline  resource▼bcr▼2rdacarrier
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-12,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisors:  Arlotta,  Paola    Committee  members:  Lehtinen,  Maria;  Rubin,  Lee;  Tang,  Xin;  Koppes,  Abigail.
■5021  ▼bPh.D.▼cHarvard  University▼d2025.
■520    ▼aThe  developmental  processes  that  give  rise  to  the  distinctive  human  cerebral  cortex  are  experimentally  inaccessible,  and  only  partially  recapitulated  in  animal  models.  Brain  organoids  derived  from  human  stem  cells  offer  a  unique  window  into  these  events  at  the  cellular  level.  However,  organoids  deviate  from  the  single-lumen  morphology  and  polarized  tissue  architecture  of  the  embryonic  cortex,  which  orchestrate  cell-cell  interactions  critical  for  normal  development  in  vivo.  Here,  I  develop  techniques  for  culturing  3D  in  vitro  human  organoid  models  of  the  cerebral  cortex  that  maintain  a  single  ventricle-like  structure  and  display  biomimetic  polarization  of  the  cortical  neuroepithelium.  I  apply  these  models  to  investigate  the  role  of  tissue-level  mechanical  forces  in  balancing  between  proliferation  and  differentiation  of  neural  stem  cells.  I  find  that  manually  inflating  organoids  by  injection  of  biocompatible  fluids  to  increase  intraluminal  pressure  promotes  the  maintenance  and  expansion  of  endogenous-like  tissue  architecture.  This  injection  protocol  prolongs  the  survival  of  apicobasally  polarized  architecture  from  the  previously  reported  maximum  of  22  days  in  culture  to  at  least  49  days,  maintains  this  architecture  as  organoids  grow  to  over  a  millimeter  in  diameter,  and  can  preserve  the  overall  single-lumen  structure  for  up  to  three  months.  Leveraging  the  ability  of  this  model  to  experimentally  vary  mechanical  strain  on  human  neuroepithelium-like  tissue,  I  demonstrate  that  inflation  of  ventricular  structures  in  organoids  delays  neurogenesis,  favoring  proliferative  divisions  of  neural  progenitors  at  the  expense  of  differentiation.  Conversely,  pressure  release  is  rapidly  followed  by  an  increase  in  neuronal  differentiation.  This  finding  suggests  that  mechanical  forces  naturally  present  in  the  early  brain  could  play  a  key  role  in  regulating  the  timing  and  extent  of  stem  cell  proliferation  relative  to  differentiation,  serving  as  a  previously  unrecognized  driver  of  final  cortex  size  and  cellular  composition.  As  a  step  towards  future  models  that  could  enable  experimental  exposure  of  biomimetic  human  neuroepithelia  to  realistic  polarized  biochemical  signals,  I  also  completed  the  design  and  pilot  experiments  for  a  microfluidically  perfused  neural  tube  model.  Together,  my  results  show  that  organoid-derived  neural  stem  cells  retain  the  ability  to  form  large-scale  tissues  with  high  fidelity  to  in  vivo  histology  when  provided  with  appropriate  mechanical  cues,  and  illustrate  the  potential  for  bioengineered  brain  models  to  investigate  fundamental  questions  in  developmental  neurobiology.
■546    ▼aEnglish
■590    ▼aSchool  code:  0084
■650  4▼aDevelopmental  biology
■650  4▼aNeurosciences
■650  4▼aPhysiology
■653    ▼aNeurobiology
■653    ▼aEmbryonic  cortex
■653    ▼aTissue  architecture
■653    ▼aNeural  progenitors
■653    ▼aHuman  neuroepithelia
■7102  ▼aHarvard  University▼bBiological  and  Biomedical  Sciences.▼edegree  granting  institution.
■7201  ▼aArlotta,  Paola▼edegree  supervisor.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-12B.
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17357830▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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