研究利用干细胞培育出结肠“类器官”

图片来源：James M. Well 等

　　近日，美国科学家利用干细胞在实验室中培育出人类结肠“类器官”（HCO）。研究人员表示，分化自人类多能干细胞的胃部和小肠类器官，有望带来肠胃发育和疾病研究革命。相关成果刊登于《细胞—干细胞》期刊。

　　“类器官”是用干细胞在实验室里培育出的多细胞结构，虽然不是真正意义上的器官，但已经成为研究人类发育和疾病的理想工具。此前人们已经培育出小肠、肾脏、肺和部分胃组织在内的多种“类器官”。但由于缺少胚胎阶段的发育数据等原因，在试管内衍生盲肠和结肠等末端肠道组织非常困难。

　　于是，辛辛那提儿童医院发育生物学部的James M. Well团队及合作者，利用动物模型展开分子和遗传筛查，并结合多个数据库，确定了刺激干细胞发育成结肠的关键生长因子。

　　研究人员发现，BMP信号会对发育中和出生后的肠上皮细胞产生作用，只需要简单激活BMP信号通路就足以活化后部HOX编码，从而衍生出HCO。

　　研究人员利用人类多能干细胞培育出肠管状组织，并加入生长因子，成功启动了相关基因代码，促使细胞发育形成HCO。移植到实验鼠体内发育6到10周后，这一“类器官”的形态、结构、分子和细胞特性等都与人类结肠相似。

　　“在试管中，HCO就表达了结肠标记，并包含了结肠定位细胞群。移植入小鼠体内后，HCO经历了形态变化，最终形成人类结肠组织。”Well说。由于动物模型不能很好重现人类疾病的发展过程，培育出人类HCO有助于科学家建立准确的消化道疾病模型，研究人体肠道细菌对健康的影响，并试验新型药物。