Successful clinical translation of stem cell-based therapy largely relies on the scalable and reproducible preparation of donor cells with potent therapeutic capacities. In this study, midbrain organoids were yielded from human pluripotent stem cells (hPSCs) to prepare cells for Parkinson’s disease (PD) therapy. Neural stem/precursor cells (NSCs) isolated from midbrain organoids (Og-NSCs) expanded stably and differentiated into midbrain-type dopamine(mDA) neurons, and an unprecedentedly high proportion expressed midbrain-specific factors, with relatively low cell line and batch-to-batch variations. Single cell transcriptome analysis followed by in vitro assays indicated that the majority of cells in the Og-NSC cultures are ventral midbrain (VM)-patterned with low levels of cellular senescence/aging and mitochondrial stress, compared to those derived from 2D-culture environments. Notably, in contrast to current methods yielding mDA neurons without astrocyte differentiation, mDA neurons that differentiated from Og-NSCs were interspersed with astrocytes as in the physiologic brain environment. Thus, the Og-NSC-derived mDA neurons exhibited improved synaptic maturity, functionality, resistance to toxic insults, and faithful expressions of the midbrain-specific factors, in vitro and in vivo long after transplantation. Consequently, Og-NSC transplantation yielded potent therapeutic outcomes that are reproducible in PD model animals. Collectively, our observations demonstrate that the organoid-based method may satisfy the demands needed in the clinical setting of PD cell therapy.

基于干细胞的治疗的成功临床转化很大程度上依赖于具有有效治疗能力的供体细胞的可扩展和可重复制备。在这项研究中，中脑类器官是从人类多能干细胞 (hPSCs) 中提取的，用于制备用于帕金森病 (PD) 治疗的细胞。从中脑类器官（Og-NSCs）分离的神经干/前体细胞（NSCs）稳定扩增并分化为中脑型多巴胺（mDA）神经元，表达中脑特异性因子的比例空前高，细胞系和批次相对较少。批次变化。单细胞转录组分析和体外试验表明，Og-NSC 培养物中的大多数细胞是腹侧中脑 (VM)，具有低水平的细胞衰老/衰老和线粒体应激，与那些来自二维培养环境的相比。值得注意的是，与目前产生没有星形胶质细胞分化的 mDA 神经元的方法相比，从 Og-NSCs 分化的 mDA 神经元在生理性脑环境中散布着星形胶质细胞。因此，Og-NSC 衍生的 mDA 神经元在移植后很长时间在体外和体内表现出改善的突触成熟度、功能、对毒性损伤的抵抗力和中脑特异性因子的忠实表达。因此，Og-NSC 移植产生了在 PD 模型动物中可重复的有效治疗结果。总的来说，我们的观察表明，基于类器官的方法可以满足 PD 细胞治疗临床环境中所需的需求。与目前产生没有星形胶质细胞分化的 mDA 神经元的方法相比，从 Og-NSCs 分化的 mDA 神经元在生理性脑环境中散布有星形胶质细胞。因此，Og-NSC 衍生的 mDA 神经元在移植后很长时间在体外和体内表现出改善的突触成熟度、功能、对毒性损伤的抵抗力和中脑特异性因子的忠实表达。因此，Og-NSC 移植产生了在 PD 模型动物中可重复的有效治疗结果。总的来说，我们的观察表明，基于类器官的方法可以满足 PD 细胞治疗临床环境中所需的需求。与目前产生没有星形胶质细胞分化的 mDA 神经元的方法相比，从 Og-NSCs 分化的 mDA 神经元在生理性脑环境中散布有星形胶质细胞。因此，Og-NSC 衍生的 mDA 神经元在移植后很长时间在体外和体内表现出改善的突触成熟度、功能、对毒性损伤的抵抗力和中脑特异性因子的忠实表达。因此，Og-NSC 移植产生了在 PD 模型动物中可重复的有效治疗结果。总的来说，我们的观察表明，基于类器官的方法可以满足 PD 细胞治疗临床环境中所需的需求。Og-NSC 衍生的 mDA 神经元在移植后很长时间在体外和体内表现出改善的突触成熟度、功能、对毒性损伤的抵抗力和中脑特异性因子的忠实表达。因此，Og-NSC 移植产生了在 PD 模型动物中可重复的有效治疗结果。总的来说，我们的观察表明，基于类器官的方法可以满足 PD 细胞治疗临床环境中所需的需求。Og-NSC 衍生的 mDA 神经元在移植后很长时间在体外和体内表现出改善的突触成熟度、功能、对毒性损伤的抵抗力和中脑特异性因子的忠实表达。因此，Og-NSC 移植产生了在 PD 模型动物中可重复的有效治疗结果。总的来说，我们的观察表明，基于类器官的方法可以满足 PD 细胞治疗临床环境中所需的需求。