Nature：美用多能干细胞培育出胃组织

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最近，美国科学家在实验室成功引导人类干细胞经过胚胎阶段发育，培养出微型“胃”。虽然这块活组织比一粒芝麻大不了多少，却有着和人胃一样的腺体结构，甚至还能容纳肠道菌。研究人员指出，该研究打开了一扇窗，让人们看到在人类胚胎变形阶段细胞是怎样发育成器官的。这些“类胃器官”可用于研究疾病，测试胃对药物的反应等。相关论文发表在本周的《自然》杂志上。

研究小组用于培养微型胃的是多能干细胞，即在合适环境中能发育成任意类型的细胞。但要在实验室里诱导它们按特定路线发育，需要精确再现子宫环境信号的顺序和时机——何时何地发出蛋白质和激素的信号，告诉细胞变成哪种组织。以往研究曾用这一技术培养出少量的肾、肝、脑和肠。

把多能干细胞转化成胃细胞的关键是一种互动路径，就像一种转换器，控制着组织是在肠道生长还是在胃窦（胃临近小肠的部位）生长。据《自然》杂志网站10月30日（北京时间）报道，在干细胞约3天大小时，研究人员给它加入调制的蛋白质混合液，包括头蛋白（noggin），抑制一方面路径，并按时加入一定剂量的视黄酸。9天后，留下细胞在“蛋白浴”中自行生长。

到第34天，这时的类器官直径只有几毫米，还没有血细胞和免疫细胞，也不能消化食物或分泌胆汁。但它们的腺体结构和发育中的每个特征，都和对照组织非常类似。该研究负责人、俄亥俄州辛辛那提儿童医学中心发育生物学家詹姆斯·韦尔斯说，从这方面来讲，它们“和一个真正的胃极为相似”。

斯坦福大学干细胞生物学家加尔文·库奥说，能在培养皿中再现一个简单的胃，是一项了不起的技术成就。

研究人员还把微型胃作为实验对象，给其中注入幽门螺旋杆菌以研究人类疾病，这是一种针对胃窦的细菌，会导致胃溃疡和胃癌。结果发现，在24小时内，幽门螺旋杆菌使类器官细胞分裂的速度加快了两倍，并激活了一种特殊基因c-met，而这种基因会引起肿瘤。在人类胃部感染了幽门螺旋杆菌后也会出现这些后果。

研究人员说，他们不仅能用胚胎干细胞，还能用皮肤诱导多能干细胞培养出类胃器官。华盛顿大学医学院胃肠病理学家詹森·米尔斯说，如果培养上千个这种类器官，每个都来自不同人的细胞，并用病原体来感染它们，就能研究个体基因的功能。

韦尔斯说，研究小组的长期目标是培养人类胃部组织以修补胃溃疡。他和一些同事已在尝试用人的类器官来堵住小鼠的胃洞。

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也许人体多能干细胞最为深远的潜在用途是生产细胞和组织，它们可用于所谓的“细胞疗法”。许多疾病及功能失调往往是由于细胞功能障碍或组织破坏所致。如今，一些捐赠的器官和组织常常用以取代生病的或遭破坏的组织。遗憾的是，受这些疾病折磨的病人数量远远超过了可供移植的器官数量。多能干细胞经刺激后可发展为特化的细胞，使替代细胞和组织来源的更新成为可能，从而可用于治疗无数的疾病、身体不适状况和残疾。

参考文献：
Modelling human development and disease in pluripotent stem-cell-derived gastric organoids

文献检索：doi:10.1038/nature13863