導(dǎo)語：哥本哈根大學(xué)(University of Copenhagen)的研究人員利用小鼠模型，破譯了某些細(xì)胞制造器官的另一種途徑，并利用這一知識開發(fā)了一種新型干細(xì)胞，作為培養(yǎng)皿中器官的潛在來源。

想象一下，如果你能修復(fù)我們器官中受損的組織。這正是干細(xì)胞研究的方向，因為干細(xì)胞在產(chǎn)生肝臟、胰腺和腸道等器官的細(xì)胞方面具有巨大的潛力。

幾十年來，科學(xué)家們一直試圖模仿干細(xì)胞在胚胎中形成器官的路徑。然而，盡管付出了大量努力，讓細(xì)胞在實(shí)驗室中正常發(fā)育仍然非常困難。但哥本哈根大學(xué)的一項新研究表明，他們可能忽略了一個重要的步驟，可能遺漏了另一種類型的干細(xì)胞。

“簡單地說，最近的一些研究試圖在培養(yǎng)皿中利用干細(xì)胞制造腸道。我們已經(jīng)找到了一種新的方法來做到這一點(diǎn)，一種遵循胚胎中發(fā)生的不同方面的方法。在這里，我們發(fā)現(xiàn)了胚胎使用的新途徑，我們描述了不同類型的干細(xì)胞可以用來制造腸道和其他器官的中間階段，”馬丁·普羅克斯博士說，他是哥本哈根大學(xué)諾和諾德基金會干細(xì)胞醫(yī)學(xué)中心研究的主要作者之一。

研究人員觀察了所謂的多能干細(xì)胞和內(nèi)胚層胚胎外干細(xì)胞。胚胎外內(nèi)胚層細(xì)胞是同一研究小組幾年前描述的一種新的干細(xì)胞系。它們是非常重要的支持細(xì)胞，為腸道器官提供膜和營養(yǎng)。

“我們已經(jīng)確定了一種所謂的胚胎外細(xì)胞可以用來在胚胎中制造腸道器官的替代途徑。然后，我們?nèi)〕雠咛ネ鈨?nèi)胚層干細(xì)胞，在培養(yǎng)皿中將它們發(fā)育成腸道器官樣結(jié)構(gòu)。”

“但直到最近，人們還認(rèn)為這些細(xì)胞幫助胚胎發(fā)育，然后它們就消失了。它們和你的身體沒有任何關(guān)系。所以在這篇論文中，我們發(fā)現(xiàn)，如果我們引導(dǎo)這些支持細(xì)胞通過這種新的替代途徑，它們實(shí)際上會形成類器官結(jié)構(gòu)，”約書亞·布里克曼在《自然細(xì)胞生物學(xué)》上發(fā)表了這一發(fā)現(xiàn)。

研究人員通過標(biāo)記基因標(biāo)記，確定了所有可能形成與消化道相關(guān)器官的候選細(xì)胞，如肝臟、胰腺、肺和腸道。這種大數(shù)據(jù)很難分析，需要與尼爾斯·玻爾研究所(Niels Bohr Institute)的物理科學(xué)家合作開發(fā)的創(chuàng)新分析方法。 “然后我們確定了這些細(xì)胞中使用的基因。為了促進(jìn)這項工作，我們開發(fā)了一種新的計算工具來比較細(xì)胞集群，并使用它來比較我們自己的數(shù)據(jù)集中的細(xì)胞和檢查其他細(xì)胞，”尼爾斯玻爾研究所的副教授Ala Trusina解釋說。

此項試驗的優(yōu)勢包括文化敏感性、基于處方的干預(yù)、兩組相似的熱量限制和對飲食質(zhì)量的關(guān)注、試驗持續(xù)時間相對較長以及遵守指定方案的參與者比例高。但是，此項試驗也有一定的局限性。首先，研究結(jié)果不能推廣到糖尿病或心血管疾病患者、不同時間限制飲食或其他種族或民族的人；其次，本試驗未評估總能量消耗。通過雙標(biāo)水法測量的能量消耗將有助于解釋患者對飲食干預(yù)的體重減輕差異；再者，本試驗旨在單獨(dú)檢查飲食方案對減肥的影響，未控制體力活動。

為了探究替代途徑是否能在實(shí)驗室中培育出器官細(xì)胞類型，研究人員開始使用另一種類型的干細(xì)胞。這些干細(xì)胞，在這篇文章的前面已經(jīng)描述過，與多能干細(xì)胞起源于胚胎的不同部分，它們類似于第二種或替代器官形成途徑的起點(diǎn)。

“然后我們用這些干細(xì)胞在培養(yǎng)皿中生成腸器官樣結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明，這兩種方法都可行。使用替代途徑可能有助于實(shí)驗室培養(yǎng)的細(xì)胞形成功能細(xì)胞，并治療和研究疾病，”該研究的另一位主要作者M(jìn)ichaela Rothova說。

這可能是一項重要的發(fā)現(xiàn)，因為長期以來，科學(xué)家們一直試圖破解如何將干細(xì)胞培育成特定治療、測試藥物或模擬疾病所需的正確細(xì)胞的密碼。

“就功能而言，我們還沒有到達(dá)那里，我們在成熟這些細(xì)胞方面存在問題。因此，也許我們可以通過嘗試這種替代路線，或者將替代路線與傳統(tǒng)路線結(jié)合起來，來解決一些問題。”

[1] Zorn, A. M. & Wells, J. M. Vertebrate endoderm development and organ formation. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 25, 221–251 (2009). - PubMed - PMC - DOI
[2] Kraus, M. R. C. & Grapin-Botton, A. Patterning and shaping the endoderm in vivo and in culture. Curr. Opin. Genet. Dev. 22, 347–353 (2012). - PubMed - DOI
[3] Lawson, K. A., Meneses, J. J. & Pedersen, R. A. Cell fate and cell lineage in the endoderm of the presomite mouse embryo, studied with an intracellular tracer. Dev. Biol. 115, 325–339 (1986). - PubMed - DOI
[4] Kwon, G. S., Viotti, M. & Hadjantonakis, A.-K. The endoderm of the mouse embryo arises by dynamic widespread intercalation of embryonic and extraembryonic lineages. Dev. Cell 15, 509–520 (2008). - PubMed - PMC - DOI
[5] Viotti, M., Nowotschin, S. & Hadjantonakis, A.-K. Afp::mCherry, a red fluorescent transgenic reporter of the mouse visceral endoderm. Genesis 49, 124–133 (2011). - PubMed - PMC - DOI