研究人員們利用多能干細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室中生成了*個(gè)功能性的人類三維胃組織，從而為研究對(duì)從癌癥到糖尿病幾種公眾健康危機(jī)性疾病極為重要的一種器官——胃的發(fā)育和疾病提供了的工具。
他們利用人類多能干細(xì)胞培育出了微型版本的胃。利用實(shí)驗(yàn)室生成的微型胃（稱作為胃類器官）研究了幽門螺桿菌（H. pylori bacteria）感染。幽門螺桿菌是消化性潰瘍和胃癌的一個(gè)重要病因。這個(gè)*代的3D人類胃類器官(hGOs)為藥物發(fā)現(xiàn)，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(chǔ)提供了新機(jī)遇。
這也是研究人員*次生成3D人類胚胎前腸——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)。
在這項(xiàng)研究之前，沒(méi)有任何人用人類多能干細(xì)胞(hPSCs)生成過(guò)胃細(xì)胞。并且，我們發(fā)現(xiàn)了能夠促使形成具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和細(xì)胞組成的三維胃組織的方法。”
這非常的重要，因?yàn)槲锓N間胚胎發(fā)育和成體胃結(jié)構(gòu)的差異使得小鼠模型不太適合于研究人類胃的發(fā)育和疾病。
研究人員可利用人類胃類器官作為新發(fā)明的工具來(lái)幫助解開胃的其他秘密，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。研究人員說(shuō)，然而到目前為止，相對(duì)缺乏可靠的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)來(lái)準(zhǔn)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(zhàn)。
培育出人類胃類器官的關(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(yǎng)皿中操縱這些正常的過(guò)程，科學(xué)家們誘導(dǎo)多能干細(xì)胞變?yōu)榱宋浮Ｔ谝粋€(gè)月的時(shí)間里，這些步驟致使形成了直徑大約為3mm的3D人類胃類器官。研究人員還利用這種方法鑒別出了在人體中是什么驅(qū)動(dòng)了正常胃形成，以了解當(dāng)胃無(wú)法正確形成時(shí)是哪里出了問(wèn)題。
研究人員說(shuō)，在24小時(shí)內(nèi)，幽門螺桿菌觸動(dòng)了這一器官發(fā)生生化改變。人類胃類器官真實(shí)地模擬出了幽門螺桿菌引發(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(kuò)散。
研究小組面臨的另一個(gè)重要挑戰(zhàn)是以往相對(duì)少有研究文獻(xiàn)探討人類胃的形成機(jī)制。研究人員們不得不綜合已發(fā)布的研究工作和來(lái)自他自身實(shí)驗(yàn)室的一些研究，以解答有關(guān)胃形成機(jī)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(qū)動(dòng)胃形成的不同因子來(lái)開展實(shí)驗(yàn)，采用這種方法zui終在培養(yǎng)皿中促使形成了3D人類胃組織。
強(qiáng)調(diào)了基礎(chǔ)研究對(duì)于這一項(xiàng)目zui終獲得成功的重要性，“如果沒(méi)有許多其他的基礎(chǔ)研究人員以往對(duì)胚胎器官發(fā)育開展研究工作，就不可能獲得這一里程碑成果。”
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