在一項(xiàng)新的研究中，來自荷蘭皇家藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院和瑪西瑪公主兒科腫瘤中心的研究人員改進(jìn)了人類小腸類器官（small intestinal organoids）---小腸的微型版本---的培育。這將幫助人們更好地研究小腸在健康和疾病期間的功能。具體來說，他們成功地開發(fā)出了包含成熟的潘氏細(xì)胞（Paneth cell）的小腸類器官，而潘氏細(xì)胞在以前的人類小腸類器官中是不存在的。相關(guān)研究結(jié)果于2022年8月23日在線發(fā)表在Cell Stem Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Optimized human intestinal organoid model reveals interleukin-22-dependency of paneth cell formation”。

類器官的培育對于人類器官和組織的功能研究意味著很多。這與這些微型器官能很好地代表人類生物學(xué)這一事實(shí)有關(guān)。然而，目前可用的一些人類類器官，如小腸類器官，還不能完全類似于天然的小腸器官。因此，這些作者開發(fā)出一種新的、優(yōu)化版本的微型小腸：包括人類小腸所有細(xì)胞類型的類器官。

缺少的潘氏細(xì)胞

小腸含有各種各樣的細(xì)胞，如腸上皮細(xì)胞（enterocyte）、干細(xì)胞和潘氏細(xì)胞。這些細(xì)胞共同構(gòu)成了食物通過的一側(cè)與血管和免疫細(xì)胞所在的一側(cè)之間的屏障。小腸中的干細(xì)胞不斷產(chǎn)生所有成熟的細(xì)胞類型，從而保持屏障的良好狀態(tài)。特別是，潘氏細(xì)胞對于預(yù)防感染非常重要。它們通過產(chǎn)生對抗有害細(xì)菌的抗菌肽來做到這一點(diǎn)。

如果缺乏活躍的潘氏細(xì)胞，小腸將更容易受到感染。這是包括炎癥性腸?。↖BD）在內(nèi)的幾種疾病中的一個問題。以前的類器官缺乏潘氏細(xì)胞，因此不能完全代表健康的人類小腸，而Toshi Sato于2009年在Nature期刊上描述的原始小鼠類器官是完整的（Nature, 2009, doi:10.1038/nature07935）。這表明人類類器官模型還有改進(jìn)的余地。

令人驚訝的發(fā)現(xiàn)

為了誘導(dǎo)人類小腸類器官中潘氏細(xì)胞的形成，這些作者研究了多種分子的影響。他們發(fā)現(xiàn)，白細(xì)胞介素-22（IL-22）增加了潘氏細(xì)胞的數(shù)量和活性。IL-22對潘氏細(xì)胞的影響是令人驚訝的。論文共同第一作者、荷蘭皇家藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院研究員Gui-Wei He解釋了其中的原因：“目前，人們認(rèn)為IL-22能促進(jìn)干細(xì)胞功能。我們的研究實(shí)際上表明，IL-22并沒有這樣做，而是刺激了潘氏細(xì)胞的激活?！币虼?，這種新發(fā)現(xiàn)的IL-22功能被用來增加人類小腸類器官中活躍的潘氏細(xì)胞的數(shù)量。這導(dǎo)致了模擬健康小腸的類器官的構(gòu)建。

圖片來自Cell Stem Cell, 2022, doi:10.1016/j.stem.2022.08.002。

現(xiàn)在有了優(yōu)化的人類小腸類器官，科學(xué)家們可以擴(kuò)展他們的研究內(nèi)容。例如，他們可以使用這種小腸類器官讓細(xì)胞的DNA發(fā)生突變。通過這種方式，他們可以確定發(fā)生在IBD等疾病中的突變?nèi)绾斡绊懶∧c的功能。（生物谷 Bioon.com）

參考資料：

Gui-Wei He et al. Optimized human intestinal organoid model reveals interleukin-22-dependency of Paneth cell formation. Cell Stem Cell, 2022, doi:10.1016/j.stem.2022.08.002.