過去,用于胃腸道(GI)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究的方法主要依賴動(dòng)物模型和腫瘤細(xì)胞系,但后者與人體生理學(xué)之間的相關(guān)性有限,因此從人類細(xì)胞中獲得GI類器官具有重要意義 。
小腸的上皮層主要由纖細(xì)的腸絨毛組成,腸絨毛基部有稱為隱窩的龕狀結(jié)構(gòu),這是小腸干細(xì)胞的棲息地,負(fù)責(zé)腸粘膜的持續(xù)更新。在最初培育小鼠小腸類器官時(shí),培養(yǎng)基中添加了表皮生長(zhǎng)因子(EGF)、R-spondin-1和Noggin等生長(zhǎng)因子。后來(lái)發(fā)現(xiàn),培育小鼠結(jié)腸類器官時(shí),還需要添加Wnt-3A。對(duì)人類小腸和結(jié)腸類器官的研究表明,除了上述4種生長(zhǎng)因子外,還需要加入p38 MAP激酶抑制劑和TGF-β抑制劑。
最近的研究顯示,通過將人胚胎干細(xì)胞(ESC)或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)在體外培養(yǎng),可以獲得人小腸類器官(HIO),并且在移植到體內(nèi)后可以形成有功能的成熟小腸組織。為了誘導(dǎo)定向內(nèi)胚層(definitive endoderm, DE)的形成,人ESC或iPSC首先在含Activin A的培養(yǎng)基中培養(yǎng),然后在含Activin A、FGF-4和GSK3抑制劑的培養(yǎng)基中形成球狀體。這些球狀體然后被置于Matrigel中,并在添加了EGF和Noggin的小腸生長(zhǎng)培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng),從而產(chǎn)生上述的HIO。最后,研究人員將HIO移植到免疫缺陷小鼠體內(nèi)進(jìn)行觀察。
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