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【前沿進(jìn)展】Cell Stem Cell

來源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2025年08月02日 18:49

小腸損傷修復(fù)是臨床面臨的一大挑戰(zhàn)，尤其是在慢性損傷情況下，傳統(tǒng)的治療方法往往只能修復(fù)受損的上皮層，而無法修復(fù)深層組織，導(dǎo)致治療效果不佳。人源多能干細(xì)胞衍生類器官 (HIO) 由人源多能干細(xì)胞分化而來，包含上皮和間質(zhì)細(xì)胞類型，在體外可以發(fā)育成類似人小腸的結(jié)構(gòu)，包括隱窩/絨毛軸、血管和平滑肌層【1】。與單純的上皮類器官相比，HIO具有以下優(yōu)勢(shì)：(1)細(xì)胞類型更豐富：HIO包含上皮和間質(zhì)細(xì)胞，可以更好地模擬人小腸的結(jié)構(gòu)和功能；(2)修復(fù)能力更強(qiáng)：HIO可以修復(fù)受損的上皮層和深層組織，包括肌肉層和血管內(nèi)皮層【2-3】。因此，本研究旨在探索HIO在受損小腸修復(fù)中的潛力，并評(píng)估其對(duì)深層組織的修復(fù)作用。

近日，來自美國(guó)辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)學(xué)中心的Michael A. Helmrath研究團(tuán)隊(duì)在Cell Stem Cell雜志上發(fā)表題為Human pluripotent stem cell-derived organoids repair damaged bowel in vivo的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)將人源多能干細(xì)胞衍生類器官 (HIO) 作為受損小腸的修復(fù)材料或細(xì)胞療法，可以有效修復(fù)受損的上皮層和深層組織，并恢復(fù)小腸的功能。

研究人員構(gòu)建了小鼠小腸損傷模型，并通過腔內(nèi)輸送的方式將 HIO定植到受損部位。與單純的上皮類器官相比，HIO在受損小腸中表現(xiàn)出更高的定植效率。這可能是因?yàn)镠IO包含上皮和間質(zhì)細(xì)胞，可以更好地模擬人小腸的結(jié)構(gòu)和功能，從而更容易與受損小腸組織融合。為了促進(jìn)HIO在小腸中的廣泛定植，研究人員對(duì)HIO進(jìn)行了碎片化處理。這種處理方式可以產(chǎn)生不同大小的HIO片段，從而增加其與受損小腸組織的接觸面積，并促進(jìn)其定植。HIO 可以定植于受損小腸的各個(gè)層次，包括上皮層、肌肉層和血管內(nèi)皮層。這表明HIO具有修復(fù)受損小腸深層組織的潛力。

通過對(duì)定植HIO后的小腸組織進(jìn)行免疫熒光染色分析，發(fā)現(xiàn)HIO可以促進(jìn)受損小腸的上皮修復(fù)，并形成多種上皮細(xì)胞類型，包括杯狀細(xì)胞、潘氏細(xì)胞和腸內(nèi)分泌細(xì)胞。這些細(xì)胞類型的形成表明HIO可以分化成成熟的上皮細(xì)胞，并重建受損小腸的完整結(jié)構(gòu)。研究人員發(fā)現(xiàn)，定植HIO后的小腸組織具有正常的增殖分化和干細(xì)胞活動(dòng)。這表明HIO可以促進(jìn)受損小腸的再生，并維持其長(zhǎng)期的生理功能。

通過 Ussing室實(shí)驗(yàn)，研究人員評(píng)估了 HIO 修復(fù)的小腸上皮的電生理功能。結(jié)果顯示，HIO 修復(fù)的小腸上皮可以響應(yīng)化學(xué)刺激，并調(diào)節(jié)離子轉(zhuǎn)運(yùn)，表明其具有正常的生理功能。HIO修復(fù)的小腸上皮還建立了有效的屏障功能，可以阻止有害物質(zhì)進(jìn)入腸道，保護(hù)腸道免受損傷。這些結(jié)果表明，HIO修復(fù)的小腸上皮不僅具有結(jié)構(gòu)完整性，還具有正常的生理功能，可以有效地維持小腸的正常功能。

最后，為了評(píng)估 HIO的安全性，研究人員對(duì)定植HIO的小鼠進(jìn)行了組織學(xué)分析和實(shí)時(shí)熒光定量 PCR 檢測(cè)。結(jié)果顯示，HIO在受損小腸中的定植主要局限于治療部位，并未發(fā)生擴(kuò)散到其他器官。這些結(jié)果表明，HIO 作為小腸修復(fù)材料具有良好的安全性，可以用于臨床治療。

圖1 人源多能干細(xì)胞衍生類器官修復(fù)受損腸道

總之，這項(xiàng)研究結(jié)果表明，HIO可以有效修復(fù)受損小腸，并恢復(fù)其正常的結(jié)構(gòu)和功能。HIO 作為一種新型的小腸修復(fù)材料，具有很好的應(yīng)用前景，為開發(fā)新的治療方法提供了重要的理論基礎(chǔ)。未來，研究人員可以進(jìn)一步優(yōu)化 HIO的制備和輸送方法，并開展臨床試驗(yàn)，評(píng)估其在臨床應(yīng)用中的安全性和有效性。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.stem.2024.08.009

制版人：十一

參考文獻(xiàn)

1. Singh, A., Poling, H.M., Spence, J.R., Wells, J.M., and Helmrath, M.A. (2020). Gastrointestinal organoids: a next-generation tool for modeling human development. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 319, G375–G381.

2. Yui, S., Nakamura, T., Sato, T., Nemoto, Y., Mizutani, T., Zheng, X., Ichinose, S., Nagaishi, T., Okamoto, R., Tsuchiya, K., et al. (2012). Functional engraftment of colon epithelium expanded in vitro from a single adult Lgr5+ stem cell. Nat. Med. 18, 618–623.

3. Fukuda, M., Mizutani, T., Mochizuki, W., Matsumoto, T., Nozaki, K., Sakamaki, Y., Ichinose, S., Okada, Y., Tanaka, T., Watanabe, M., et al. (2014). Small intestinal stem cell identity is maintained with functional Paneth cells in heterotopically grafted epithelium onto the colon. Genes Dev. 28, 1752–1757.

原標(biāo)題：《【前沿進(jìn)展】Cell Stem Cell | 利用人源多能干細(xì)胞衍生類器官修復(fù)受損腸道》

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