类器官被验证为研究胎儿肠道发育的工具

通过多年对鱼类、青蛙和啮齿动物的研究以及对单个人类细胞的详细探索，发育生物学家对人类消化道的功能有了很多了解。但是，没有什么能比得上通过研究形成的实际人体器官系统所获得的知识。

然而，出于显而易见的原因，对正在成长的人类胎儿进行实验既不道德又违法。

现在，由辛辛那提儿童医院的研究人员领导的一项研究于 2023 年 4 月 18 日在线发表在《发展》 杂志上 ，该研究报告称，称为类器官的实验室培养组织准确地模仿了人类肠道的关键发育阶段。

“实现这一步很重要，因为我们知道许多人类条件无法在动物模型中复制，我们也无法通过研究不作为一个系统一起运作的人类细胞来了解我们想知道的一切。现在我们有了功能性组织的来源，可以通过多种方式进行询问，而无需涉及任何胎儿组织，”该研究的通讯作者， 医学博士 Michael Helmrath 说。

Helmrath 是辛辛那提儿童医院的外科研究主任，也是干细胞和类器官医学中心 (CuSTOM )的联合主任 。十多年来，他一直致力于研究和改进用于研究和可能用于人体移植的肠道类器官。

2010 年，辛辛那提儿童医院James Wells 博士领导的团队 成功地使用诱导多能干细胞开发了世界上第一个功能性人类肠道类器官。从那以后，Wells、Helmrath 和同事们一直在改进模型，通过结合肠神经系统和免疫细胞来复制人类肠道来增加复杂性。

在他们的最新研究中，Helmrath、第一作者、医学博士/博士生 Akaljot Singh 和 11 位合著者表明，移植到小鼠体内的类器官(以提供血液供应和生长空间)遵循发生的相同时间和空间发育步骤就像人类胎儿的肠子一样。

该团队使用 RNA 测序和其他技术来追踪特定细胞类型和关键组织结构的形成，这些细胞在培养皿中生长了 4 周，然后在移植后 2、4、6 和 8 周收获。他们表明，小鼠体内的类器官模仿了妊娠 8 至 18 周的人类发育。

“我们的研究结果表明，tHIOs(移植的人类肠道类器官)是研究人类胎儿肠道发育的代表。它们在形态学水平、转录水平和蛋白质组学水平上模仿人类胎儿肠道发育，”该研究指出。

为什么肠道类器官很重要?

我们的肠道不仅仅帮助消化我们的食物。它们在我们对有害入侵者的免疫反应中发挥着核心作用。它们还拥有影响我们免疫反应和新陈代谢的共生(友好)细菌和真菌种群。

更准确地了解肠道发育如何以及何时偏离轨道可以为许多情况提供新的思路，包括先天缺陷、消化系统疾病、肥胖和过敏风险。健康的肠道类器官和表现出疾病状况的版本都可以作为改进的测试平台，以评估几乎任何口服药物治疗任何健康问题的安全性和有效性。

下一步

Helmrath 说，需要更多的研究来验证本研究中难以分析的某些细胞类型亚群的类器官发育模型。

但是随着在小鼠体内生长的人类类器官可以作为胎儿发育的代表这一概念的确立，Helmrath 预测将有一波研究开始使用它们。

“这项研究已经确定了几个感兴趣的细胞群，它们似乎发挥了我们以前没有认识到的作用，包括似乎有助于引导肌肉收缩、绒毛形成和血管发育的细胞，”Helmrath 说。“在未来的几年里，我们希望 tHIOs 能够支持来自世界各地许多实验室的更多发现。”