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科學(xué)家們利用多能干細胞在實驗室中生成了第一個功能性的人類三維胃組織，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。
來自辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)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，他們利用人類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(yī)學(xué)院的研究人員合作，利用實驗室生成的微型胃（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重要病因。
課題領(lǐng)頭人、辛辛那提兒童醫(yī)院發(fā)育生物學(xué)和內(nèi)分泌學(xué)部科學(xué)家Jim Wells說，這個第一代的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)提供了新機遇。
這也是研究人員第一次生成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有前景的起點。
Wells說：“在這項研究之前，沒有任何人用人類多能干細胞（hPSCs）生成過胃細胞。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(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程。肥胖促進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，然而到目前為止，相對缺乏可靠的實驗?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)來準(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)育過程中與正常胃形成相關(guān)的一些步驟。通過在培養(yǎng)皿中操縱這些正常的過程，科學(xué)家們誘導(dǎo)多能干細胞變?yōu)榱宋?。在一個月的時間里，這些步驟致使形成了直徑大約為3mm的3D人類胃類器官。Wells和同事們還利用這種方法鑒別出了在人體中是什么驅(qū)動了正常胃形成，以了解當(dāng)胃無法正確形成時是哪里出了問題。
研究的第一作者、Wells實驗室的博士生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，對幽門螺桿菌快速地感染胃上皮組織留下了深刻的印象。
據(jù)McCracken所說，在24小時內(nèi)，幽門螺桿菌觸動了這一器官發(fā)生生化改變。人類胃類器官真實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散。
作者們說，研究小組面臨的另一個重要挑戰(zhàn)是以往相對少有研究文獻探討人類胃的形成機制。Wells說，科學(xué)家們不得不綜合已發(fā)布的研究工作和來自他自身實驗室的一些研究，以解答有關(guān)胃形成機制的一些基本發(fā)育問題。在兩年的時間里，他們利用了驅(qū)動胃形成的不同因子來開展實驗，采用這種方法最終在培養(yǎng)皿中促使形成了3D人類胃組織。
Wells強調(diào)了基礎(chǔ)研究對于這一項目最終獲得成功的重要性，“如果沒有許多其他的基礎(chǔ)研究人員以往對胚胎器官發(fā)育開展研究工作，就不可能獲得這一里程碑成果?！?/span>
參考文獻：
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature13863.html