基于类器官的神经生物学研究方法已逐渐被接受，但对于体内大脑皮层和海马的研究以及需要完整有机体的神经行为研究，基因工程小鼠仍然至关重要。涉及胚胎干细胞（ESCs)或胚胎操作而产生转基因小鼠的技术已经有研究基础。首先从胚胎的内细胞群（ICM）中分离出小鼠ESCs。这些ICM衍生的ESCs具有多能性，并保留分化为任何胚层（中胚层，内胚层和外胚层）的能力，因此可以生成成体生物体中存在的所有细胞类型。并且鼠胚胎干细胞具有自我更新的能力，可以在不经历衰老的情况下在培养条件下生长。这些功能使鼠ESCs成为用于基因靶向小鼠模型的有吸引力的工具。然而，产生的嵌合体需要进行繁殖，以便通过修饰的等位基因进行种系传递，这使得转基因小鼠的产生既耗时又昂贵。
除了用于转基因小鼠外，ESCs还可注射进入宿主胚泡中，通过“囊胚互补”（blastocyst complementation）作用进行器官发生。囊胚互补是指转基因宿主胚胎产生的消融细胞被注入的ESCs后代所替代，从而产生ESC衍生的细胞，组织和器官。基于此，囊胚互补随后被用于产生其他细胞和器官，包括眼晶状体，胰腺，胸腺，肾脏和心脏。这里原文作者开发了神经囊胚互补（neural blastocyst complementation， NBC）：一种胚泡补充方法，以促进小鼠前脑的神经生物学体内研究。
方法概述
这里简要介绍一下神经囊胚互补NBC的过程和其应用前景。在经过特定编辑的囊泡中，背侧端脑祖细胞 （dorsal telencephalic progenitors， DTPs) 在胚胎第9.5天左右时消融。这是通过Emx1-Cre介导的来自Rosa26位点的减毒白喉毒素亚基A（DTA）的条件表达来实现的。在未注入ESCs形成NBC作用时，Emx1-Cre；R26-DTA胚泡产生的胚胎的海马，新皮层和嗅球结构广泛消融。此外，这些小鼠的颌骨发育不完全。将ESCs注入Emx1-Cre；R26-DTA胚泡后，ESCs的后代细胞重新填充的背侧前脑的空缺，从而恢复了消融的前脑区域和颌骨发育。恢复的颌骨发育在NBC衍生的胚胎中很容易看到，因此可以方便地从视觉上读出ESCs介导的重构。ESCs重构的NBC嵌合体可用于直接分析，也可用于经修饰的等位基因的种系传递。
这里描述的NBC方案，有助于对大脑皮层和海马进行体内研究，从而解答与神经发育，神经功能和病原体表型的起源细胞类型有关的问题。NBC可以分析从胚胎早期到至少2岁的小鼠。通过在ESCs中快速生成多种遗传变异并进行体内分析，无需进行耗时的分离等位基因交叉杂交，NBC可以显着加速皮质和海马的发育和生理学相关基因（和其他基因组元件）的研究。NBC还可以用于揭示宿主或供体来源细胞中的基因突变是否驱动疾病表型。具体而言，此方案中的供体细胞可重复生成皮质和海马兴奋性神经元和星形胶质细胞，而同时宿主细胞提供如皮质抑制性神经元，小胶质细胞和血管内皮细胞等主要细胞类型。因此，原本无法轻易以细胞类型特异性诱导的等位基因敲入和复杂突变，现在可以通过宿主和供体的细胞类型的不同来实现。这对于研究神经精神疾病和神经退行性疾病中的广谱表达的目标基因有诸多帮助。
总结
这里我们对这一方法进行简要的介绍，具体的实验步骤，试剂仪器准备，本方法的局限性以及操作中问题的应对，大家可以参考原文：https://doi.org/10.1038/s41596-020-0364-y。
