Nat Commun：重磅！科学家利用诱导多能干细胞成功制造出功能性的小肠组织片段

来源：作者：人气：-发表时间：2017-10-12 09:28:00【大中小】

近日，一项刊登在国际杂志Nature Communications上的研究报告中，来自麻省总医院的研究人员成功利用人类诱导多能干细胞(ipsCs)制造出了生物工程化的功能性小肠组织片段，当被植入到大鼠机体中时，这种小肠组织片段能够将营养物质运输到血液中。

人类诱导多能干细胞制造功能性小肠组织片段
图片来源：Kentaro Kitano, MD, MGH Center for Regenerative Medicine

医学博士Harald Ott表示，这项研究中我们打破了单细胞分化和组织产生之间的差距，单细胞分化即驱动干细胞转化成为特殊的细胞类型，而组织的产生能在血管性灌注和营养吸收表现出较高水平的功能；此前研究中，研究人员报道了成功利用ipsCs分化产生类器官，他们描述了一种新技术，能将较小的组织单元转化成为大规模的移植物从而用于替代坏死器官。

诸如克罗恩病等多种严重的胃肠性疾病都会引发机体小肠组织的一部分或全部被移除，从而引发短肠综合征（short bowel syndrome），有时候利用特殊的饮食疗法能够治疗这些疾病，很多患者需要依靠静脉注射获得营养，而小肠的移植就是一种非常可行的治疗手段，但目前来讲由于缺乏器官所以导致这种疗法非常受限，比如，2015年在美国就进行了127项小肠移植手术，截至2017年10月4日有273名患者都出现在了等候移植的名单上。

和此前研究一样，这项研究中，研究人员利用2008年所开发的一种方法，利用洗涤溶液从供体器官中剥离活细胞，随后将这些细胞注入到含有器官合适类型细胞的细胞外基质支架中，研究者对动物肾脏、肺脏和心脏进行了脱细胞处理，从而制造出了功能性的大鼠肾脏和肺脏；研究人员利用相同的方法对大鼠小肠4厘米的片段进行脱细胞处理，随后证实了这种方法在大型动物中的适用性。

脱细胞后的小肠组织就能为内侧及血管通道的复杂组织提供结构性的支架，重新注入支架需要两种类型细胞的运输、移植物植入及成熟，即肠道上皮细胞和血管内皮细胞。上皮组织的产生开始于人类的iPSCs，ipsCs能够分化成为肠道前体细胞，随后在脱细胞的组织片段内部“播种发芽”；两周后，当上皮层形成后，人类的内皮细胞就会被植入到血管通道中，同时放置在灌注生物反应器系统中的片段也会进入下一步的成熟过程。

7天后，研究者对组织片段进行体外测试证实了血液能够重新填满血管系统，而且重组后的肠道组织还能够将来自组织片段内部的葡萄糖和脂肪酸运输到血管中，研究者Ott表示，体内实验结果表明，朝着肠道组织命运进行分化的人类ipsCs能够被装配到肠道移植物中，而肠道移植物具有高水平的组装能力，且能够连接受体的脉管系统促进移植后营养物质的吸收。

下一步研究者将会促进多种移植物成熟，并且将其扩展到人类适用的尺寸，因此未来有一天我们或许就能够为短肠综合征患者提供新型的小肠移植方案，最理想的就是，这种按需定制的病人移植物或许并不需要患者再摄入免疫抑制药物了。

文章来源

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