科學(xué)家們利用多能干細胞在實(shí)驗室中生成了第一個(gè)功能性的人類(lèi)三維胃組織，從而為研究對從癌癥到糖尿病幾種公眾健康危機性疾病極為重要的一種器官——胃的發(fā)育和疾病提供了前所未有的工具。

     來(lái)自辛辛那提兒童醫院醫學(xué)中心的科學(xué)家們在10月29日的《自然》（Nature）雜志上報告稱(chēng)，他們利用人類(lèi)多能干細胞培育出了微型版本的胃。并與辛辛那提大學(xué)醫學(xué)院的研究人員合作，利用實(shí)驗室生成的微型胃（稱(chēng)作為胃類(lèi)器官）研究了幽門(mén)螺桿菌（H. pylori bacteria）感染。幽門(mén)螺桿菌是消化性潰瘍和胃癌的一個(gè)重要病因。 

    課題領(lǐng)頭人、辛辛那提兒童醫院發(fā)育生物學(xué)和內分泌學(xué)部科學(xué)家Jim Wells說(shuō)，這個(gè)第一代的3D人類(lèi)胃類(lèi)器官（hGOs）為藥物發(fā)現，建立早期的胃癌模型，以及研究肥胖相關(guān)糖尿病的某些基礎提供了新機遇。 

    這也是研究人員第一次生成3D人類(lèi)胚胎前腸——為生成其他的前腸器官組織，如肺和胰腺提供了一個(gè)有前景的起點(diǎn)。 

    Wells說(shuō)：“在這項研究之前，沒(méi)有任何人用人類(lèi)多能干細胞（hPSCs）生成過(guò)胃細胞。并且，我們發(fā)現了能夠促使形成具有復雜結構和細胞組成的三維胃組織的方法?！?/span> 

    這非常的重要，因為物種間胚胎發(fā)育和成體胃結構的差異使得小鼠模型不太適合于研究人類(lèi)胃的發(fā)育和疾病。 

    研究人員可利用人類(lèi)胃類(lèi)器官作為新發(fā)明的工具來(lái)幫助解開(kāi)胃的其他秘密，例如鑒別出使得胃旁路手術(shù)患者在手術(shù)后不久，顯著(zhù)減重前脫離糖尿病的腸道生化過(guò)程。肥胖促進(jìn)了糖尿病和代謝綜合征，后兩者正成為激增的公眾健康流行病。Wells說(shuō)，然而到目前為止，相對缺乏可靠的實(shí)驗模型系統來(lái)準確地模擬人體生物學(xué)，是解決這些以及其他與胃相關(guān)的身體狀況所面臨的一個(gè)重大挑戰。 

    培育出人類(lèi)胃類(lèi)器官的關(guān)鍵在于要鑒別出胚胎發(fā)育過(guò)程中與正常胃形成相關(guān)的一些步驟。通過(guò)在培養皿中操縱這些正常的過(guò)程，科學(xué)家們誘導多能干細胞變?yōu)榱宋?。在一個(gè)月的時(shí)間里，這些步驟致使形成了直徑大約為3mm的3D人類(lèi)胃類(lèi)器官。Wells和同事們還利用這種方法鑒別出了在人體中是什么驅動(dòng)了正常胃形成，以了解當胃無(wú)法正確形成時(shí)是哪里出了問(wèn)題。

     研究的第一作者、Wells實(shí)驗室的博士生Kyle McCracken，以及辛辛那提大學(xué)分子和細胞生理學(xué)系的研究人員Yana Zavros博士等表示，對幽門(mén)螺桿菌快速地感染胃上皮組織留下了深刻的印象。

     據McCracken所說(shuō)，在24小時(shí)內，幽門(mén)螺桿菌觸動(dòng)了這一器官發(fā)生生化改變。人類(lèi)胃類(lèi)器官真實(shí)地模擬出了幽門(mén)螺桿菌引發(fā)胃病的早期階段，包括c-Met癌基因激活以及感染在上皮組織中快速的擴散。

    作者們說(shuō)，研究小組面臨的另一個(gè)重要挑戰是以往相對少有研究文獻探討人類(lèi)胃的形成機制。Wells說(shuō)，科學(xué)家們不得不綜合已發(fā)布的研究工作和來(lái)自他自身實(shí)驗室的一些研究，以解答有關(guān)胃形成機制的一些基本發(fā)育問(wèn)題。在兩年的時(shí)間里，他們利用了驅動(dòng)胃形成的不同因子來(lái)開(kāi)展實(shí)驗，采用這種方法最終在培養皿中促使形成了3D人類(lèi)胃組織。 

    Wells強調了基礎研究對于這一項目最終獲得成功的重要性，“如果沒(méi)有許多其他的基礎研究人員以往對胚胎器官發(fā)育開(kāi)展研究工作，就不可能獲得這一里程碑成果?！?/span>

參考文獻：

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature13863.html