Nat Commun：重磅！科學家利用誘導多能干細胞成功制造出功能性的小腸組織片段

來源：作者：人氣：-發表時間：2017-10-12 09:28:00【大中小】

近日，一項刊登在國際雜志Nature Communications上的研究報告中，來自麻省總醫院的研究人員成功利用人類誘導多能干細胞(ipsCs)制造出了生物工程化的功能性小腸組織片段，當被植入到大鼠機體中時，這種小腸組織片段能夠將營養物質運輸到血液中。

人類誘導多能干細胞制造功能性小腸組織片段
圖片來源：Kentaro Kitano, MD, MGH Center for Regenerative Medicine

醫學博士Harald Ott表示，這項研究中我們打破了單細胞分化和組織產生之間的差距，單細胞分化即驅動干細胞轉化成為特殊的細胞類型，而組織的產生能在血管性灌注和營養吸收表現出較高水平的功能；此前研究中，研究人員報道了成功利用ipsCs分化產生類器官，他們描述了一種新技術，能將較小的組織單元轉化成為大規模的移植物從而用于替代壞死器官。

諸如克羅恩病等多種嚴重的胃腸性疾病都會引發機體小腸組織的一部分或全部被移除，從而引發短腸綜合征（short bowel syndrome），有時候利用特殊的飲食療法能夠治療這些疾病，很多患者需要依靠靜脈注射獲得營養，而小腸的移植就是一種非常可行的治療手段，但目前來講由于缺乏器官所以導致這種療法非常受限，比如，2015年在美國就進行了127項小腸移植手術，截至2017年10月4日有273名患者都出現在了等候移植的名單上。

和此前研究一樣，這項研究中，研究人員利用2008年所開發的一種方法，利用洗滌溶液從供體器官中剝離活細胞，隨后將這些細胞注入到含有器官合適類型細胞的細胞外基質支架中，研究者對動物腎臟、肺臟和心臟進行了脫細胞處理，從而制造出了功能性的大鼠腎臟和肺臟；研究人員利用相同的方法對大鼠小腸4厘米的片段進行脫細胞處理，隨后證實了這種方法在大型動物中的適用性。

脫細胞后的小腸組織就能為內側及血管通道的復雜組織提供結構性的支架，重新注入支架需要兩種類型細胞的運輸、移植物植入及成熟，即腸道上皮細胞和血管內皮細胞。上皮組織的產生開始于人類的iPSCs，ipsCs能夠分化成為腸道前體細胞，隨后在脫細胞的組織片段內部“播種發芽”；兩周后，當上皮層形成后，人類的內皮細胞就會被植入到血管通道中，同時放置在灌注生物反應器系統中的片段也會進入下一步的成熟過程。

7天后，研究者對組織片段進行體外測試證實了血液能夠重新填滿血管系統，而且重組后的腸道組織還能夠將來自組織片段內部的葡萄糖和脂肪酸運輸到血管中，研究者Ott表示，體內實驗結果表明，朝著腸道組織命運進行分化的人類ipsCs能夠被裝配到腸道移植物中，而腸道移植物具有高水平的組裝能力，且能夠連接受體的脈管系統促進移植后營養物質的吸收。

下一步研究者將會促進多種移植物成熟，并且將其擴展到人類適用的尺寸，因此未來有一天我們或許就能夠為短腸綜合征患者提供新型的小腸移植方案，最理想的就是，這種按需定制的病人移植物或許并不需要患者再攝入免疫抑制藥物了。

文章來源

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