Nat Commun：重磅！科學(xué)家利用誘導(dǎo)多能干細(xì)胞成功制造出功能性的小腸組織片段

來源：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2017-10-12 09:28:00【大中小】

近日，一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Nature Communications上的研究報(bào)告中，來自麻省總醫(yī)院的研究人員成功利用人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(ipsCs)制造出了生物工程化的功能性小腸組織片段，當(dāng)被植入到大鼠機(jī)體中時(shí)，這種小腸組織片段能夠?qū)I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)窖褐小?/div>

人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞制造功能性小腸組織片段
圖片來源：Kentaro Kitano, MD, MGH Center for Regenerative Medicine

醫(yī)學(xué)博士Harald Ott表示，這項(xiàng)研究中我們打破了單細(xì)胞分化和組織產(chǎn)生之間的差距，單細(xì)胞分化即驅(qū)動(dòng)干細(xì)胞轉(zhuǎn)化成為特殊的細(xì)胞類型，而組織的產(chǎn)生能在血管性灌注和營(yíng)養(yǎng)吸收表現(xiàn)出較高水平的功能；此前研究中，研究人員報(bào)道了成功利用ipsCs分化產(chǎn)生類器官，他們描述了一種新技術(shù)，能將較小的組織單元轉(zhuǎn)化成為大規(guī)模的移植物從而用于替代壞死器官。

諸如克羅恩病等多種嚴(yán)重的胃腸性疾病都會(huì)引發(fā)機(jī)體小腸組織的一部分或全部被移除，從而引發(fā)短腸綜合征（short bowel syndrome），有時(shí)候利用特殊的飲食療法能夠治療這些疾病，很多患者需要依靠靜脈注射獲得營(yíng)養(yǎng)，而小腸的移植就是一種非?？尚械闹委熓侄危壳皝碇v由于缺乏器官所以導(dǎo)致這種療法非常受限，比如，2015年在美國(guó)就進(jìn)行了127項(xiàng)小腸移植手術(shù)，截至2017年10月4日有273名患者都出現(xiàn)在了等候移植的名單上。

和此前研究一樣，這項(xiàng)研究中，研究人員利用2008年所開發(fā)的一種方法，利用洗滌溶液從供體器官中剝離活細(xì)胞，隨后將這些細(xì)胞注入到含有器官合適類型細(xì)胞的細(xì)胞外基質(zhì)支架中，研究者對(duì)動(dòng)物腎臟、肺臟和心臟進(jìn)行了脫細(xì)胞處理，從而制造出了功能性的大鼠腎臟和肺臟；研究人員利用相同的方法對(duì)大鼠小腸4厘米的片段進(jìn)行脫細(xì)胞處理，隨后證實(shí)了這種方法在大型動(dòng)物中的適用性。

脫細(xì)胞后的小腸組織就能為內(nèi)側(cè)及血管通道的復(fù)雜組織提供結(jié)構(gòu)性的支架，重新注入支架需要兩種類型細(xì)胞的運(yùn)輸、移植物植入及成熟，即腸道上皮細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞。上皮組織的產(chǎn)生開始于人類的iPSCs，ipsCs能夠分化成為腸道前體細(xì)胞，隨后在脫細(xì)胞的組織片段內(nèi)部“播種發(fā)芽”；兩周后，當(dāng)上皮層形成后，人類的內(nèi)皮細(xì)胞就會(huì)被植入到血管通道中，同時(shí)放置在灌注生物反應(yīng)器系統(tǒng)中的片段也會(huì)進(jìn)入下一步的成熟過程。

7天后，研究者對(duì)組織片段進(jìn)行體外測(cè)試證實(shí)了血液能夠重新填滿血管系統(tǒng)，而且重組后的腸道組織還能夠?qū)碜越M織片段內(nèi)部的葡萄糖和脂肪酸運(yùn)輸?shù)窖苤校芯空逴tt表示，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，朝著腸道組織命運(yùn)進(jìn)行分化的人類ipsCs能夠被裝配到腸道移植物中，而腸道移植物具有高水平的組裝能力，且能夠連接受體的脈管系統(tǒng)促進(jìn)移植后營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。

下一步研究者將會(huì)促進(jìn)多種移植物成熟，并且將其擴(kuò)展到人類適用的尺寸，因此未來有一天我們或許就能夠?yàn)槎棠c綜合征患者提供新型的小腸移植方案，最理想的就是，這種按需定制的病人移植物或許并不需要患者再攝入免疫抑制藥物了。

文章來源

Kentaro Kitano, Dana M. Schwartz, Haiyang Zhou, et al. Bioengineering of functional human induced pluripotent stem cell-derived intestinal grafts. Nature Communications (2017). DOI: 10.1038/s41467-017-00779-y