Cell Stem Cell：新研究优化人类小肠类器官的产生

在一项新的研究中，来自荷兰皇家艺术与科学学院和玛西玛公主儿科肿瘤中心的研究人员发现改进了人类小肠类器官（small intestinal organoids）--小肠的微型版本。这将帮助人们更好地研究小肠在健康和疾病期间的功能。

具体来说，他们成功地开发出了包含成熟的潘氏细胞（Paneth cell）的小肠类器官，而潘氏细胞在以前的人类小肠类器官中是不存在的。相关研究结果于2022年8月23日在线发表在Cell Stem Cell期刊上，论文标题为“Optimized human intestinal organoid model reveals interleukin-22-dependency of paneth cell formation”。

类器官的培育对于人类器官和组织的功能研究意味着很多。这与这些微型器官能很好地代表人类生物学这一事实有关。然而，目前可用的一些人类类器官，如小肠类器官，还不能完全类似于天然的小肠器官。因此，这些作者开发出一种新的、优化版本的微型小肠：包括人类小肠所有细胞类型的类器官。

缺少的潘氏细胞

小肠含有各种各样的细胞，如肠上皮细胞（enterocyte）、干细胞和潘氏细胞。这些细胞共同构成了食物通过的一侧与血管和免疫细胞所在的一侧之间的屏障。小肠中的干细胞不断产生所有成熟的细胞类型，从而保持屏障的良好状态。特别是，潘氏细胞对于预防感染非常重要。它们通过产生对抗有害细菌的抗菌肽来做到这一点。

如果缺乏活跃的潘氏细胞，小肠将更容易受到感染。这是包括炎症性肠病（IBD）在内的几种疾病中的一个问题。以前的类器官缺乏潘氏细胞，因此不能完全代表健康的人类小肠，而Toshi Sato于2009年在Nature期刊上描述的原始小鼠类器官是完整的（Nature, 2009, doi:10.1038/nature07935）。这表明人类类器官模型还有改进的余地。

令人惊讶的发现

为了诱导人类小肠类器官中潘氏细胞的形成，这些作者研究了多种分子的影响。他们发现，白细胞介素-22（IL-22）增加了潘氏细胞的数量和活性。IL-22对潘氏细胞的影响是令人惊讶的。

论文共同第一作者、荷兰皇家艺术与科学学院研究员Gui-Wei He解释了其中的原因：“目前，人们认为IL-22能促进干细胞功能。我们的研究实际上表明，IL-22并没有这样做，而是刺激了潘氏细胞的激活。”因此，这种新发现的IL-22功能被用来增加人类小肠类器官中活跃的潘氏细胞的数量。这导致了模拟健康小肠的类器官的构建。

图片来自Cell Stem Cell, 2022, doi:10.1016/j.stem.2022.08.002。

现在有了优化的人类小肠类器官，科学家们可以扩展他们的研究内容。例如，他们可以使用这种小肠类器官让细胞的DNA发生突变。通过这种方式，他们可以确定发生在IBD等疾病中的突变如何影响小肠的功能。

参考资料：

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.

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