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科学家成功培育迷你胃

来源:中国科学报 作者:赵熙熙 2014-11-4
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摘要: 科学家在实验室中培育的一小块迷你胃 图片来源:Kyle McCracken 本报讯 科学家日前在实验室中成功利用人类干细胞培育出微型胃,从而有望指导他们彻底了解胚胎发育的各个阶段。这块活体组织的大小不超过一粒芝麻籽,它具有与人胃类似的一个腺体结构,甚至能够寄居肠道细菌。科学家表示,这些类胃器官也可以用来了解癌症......



科学家在实验室中培育的一小块迷你胃 图片来源:Kyle McCracken

本报讯 科学家日前在实验室中成功利用人类干细胞培育出微型胃,从而有望指导他们彻底了解胚胎发育的各个阶段。这块活体组织的大小不超过一粒芝麻籽,它具有与人胃类似的一个腺体结构,甚至能够寄居肠道细菌。

这项研究为了解人类胚胎中的细胞如何演化为器官提供了一扇窗口。科学家表示,这些“类胃器官”也可以用来了解癌症等疾病,并测试胃对药物的反应。

研究人员在最新出版的《自然》杂志上报告了这一研究成果。

美国加利福尼亚州斯坦福大学干细胞生物学家Calvin Kuo说:“这真的让人非常兴奋。”他表示:“能够在一个培养皿中完成这一切,这是一个了不起的技术成就。”

用来培养迷你胃的干细胞是多能性的,或者说可塑的:在适当的环境中,它们可以发育成任何类型的细胞。但在实验室的一个特定路径中诱导它们需要重新创建子宫内部精确的顺序和时间——来自蛋白质和激素的信号将告诉细胞成为什么样的组织。科学家之前曾利用这种技术在实验室的培养皿中生成了少量的肾、肺、脑和肠组织。

将多能干细胞转变成胃细胞的关键是一条相互作用的路径,其作用相当于在将组织生长为肠和胃窦之间设置的一个开关,后者是胃靠近其小肠入口的一部分。

当干细胞大约有3天大小时,研究人员加入了一些蛋白质“鸡尾酒”,包括能够抑制上述路径的头蛋白以及能够起到定时作用的维生素A中的一种化合物视黄酸。9天后,这些细胞会被放入一种蛋白浴中生长。

在第34天,生成的类器官只有直径几毫米大小,没有血细胞、免疫细胞,也没有能力处理食物或分泌胆汁。但它们的腺体结构及其发育的每个标志物都与研究人员在小鼠中获得的对照组的发育结果平行发展。主持这项研究的俄亥俄州辛辛那提儿童医院医学中心发育生物学家James Wells表示,从这个意义上说,它们“非常类似于一个实际的胃”。

这种相似性使得研究人员能够利用这个微型胃测试一些有关人类疾病的项目,例如向其注入幽门螺杆菌,后者是一种以胃窦为目标的细菌,能够诱发胃溃疡和胃癌。研究人员发现,在24小时内,幽门螺杆菌能够导致类器官细胞以比正常速度快两倍的速度分裂,并激活一类能够引发肿瘤的特殊基因——c-Met。这些效应同时也能够在被幽门螺杆菌感染的人类胃组织中发现。

研究人员表示,他们能够从胚胎干细胞和源自皮肤的诱导多能性细胞中培养类胃器官。圣路易斯市华盛顿大学医学院肠胃病理学家Jason Mills希望能够培育上千个这样的类器官,而每一个类器官都由不同人的细胞培育而成,并利用一种病原体将其感染,从而研究个体遗传学在其中扮演的角色。

Wells表示,他的团队的长期目标是能够培育个人胃组织,从而修补人体的胃溃疡。他与同事已经开始尝试利用人体类器官填补小鼠的胃溃疡。(赵熙熙)

《中国科学报》 (2014-11-04 第2版 国际)

 

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