科學(xué)家們利用多能干細(xì)胞在實驗室中生成了第一個功能性的人類三維胃組織，從而為研究對從癌癥到糖尿病幾種公眾健康危機(jī)性疾病極為重要的一種器官——胃的發(fā)育和疾病提供了前所未有的工具。

來自辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)學(xué)中心的科學(xué)家們在10月29日的《自然》（Nature）雜志上報告稱，他們利用人類多能干細(xì)胞培育出了微型版本的胃。并與辛辛那提大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員合作，利用實驗室生成的微型胃（稱作為胃類器官）研究了幽門螺桿菌（H. pylori bacteria）感染。幽門螺桿菌是消化性潰瘍和胃癌的一個重要病因。

課題領(lǐng)頭人、辛辛那提兒童醫(yī)院發(fā)育生物學(xué)和內(nèi)分泌學(xué)部科學(xué)家Jim Wells說，這個第一代的3D人類胃類器官(hGOs)為藥物發(fā)現(xiàn)，建立早期的胃癌模型，以及研究肥胖相關(guān)糖尿病的某些基礎(chǔ)提供了新機(jī)遇。

這也是研究人員第一次生成3D人類胚胎前腸——為生成其他的前腸器官組織，如肺和胰腺提供了一個有前景的起點。

Wells說：“在這項研究之前，沒有任何人用人類多能干細(xì)胞(hPSCs)生成過胃細(xì)胞。并且，我們發(fā)現(xiàn)了能夠促使形成具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和細(xì)胞組成的三維胃組織的方法。”

這非常的重要，因為物種間胚胎發(fā)育和成體胃結(jié)構(gòu)的差異使得小鼠模型不太適合于研究人類胃的發(fā)育和疾病。

研究人員可利用人類胃類器官作為新發(fā)明的工具來幫助解開胃的其他秘密，例如鑒別出使得胃旁路手術(shù)患者在手術(shù)后不久，顯著減重前脫離糖尿病的腸道生化過程。肥胖促進(jìn)了糖尿病和代謝綜合征，后兩者正成為激增的公眾健康流行病。Wells說，然而到目前為止，相對缺乏可靠的實驗?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)來準(zhǔn)確地模擬人體生物學(xué)，是解決這些以及其他與胃相關(guān)的身體狀況所面臨的一個重大挑戰(zhàn)。

培育出人類胃類器官的關(guān)鍵在于要鑒別出胚胎發(fā)育過程中與正常胃形成相關(guān)的一些步驟。通過在培養(yǎng)皿中操縱這些正常的過程，科學(xué)家們誘導(dǎo)多能干細(xì)胞變?yōu)榱宋浮Ｔ谝粋€月的時間里，這些步驟致使形成了直徑大約為3mm的3D人類胃類器官。Wells和同事們還利用這種方法鑒別出了在人體中是什么驅(qū)動了正常胃形成，以了解當(dāng)胃無法正確形成時是哪里出了問題。

研究的第一作者、Wells實驗室的博士生Kyle McCracken，以及辛辛那提大學(xué)分子和細(xì)胞生理學(xué)系的研究人員Yana Zavros博士等表示，對幽門螺桿菌快速地感染胃上皮組織留下了深刻的印象。

據(jù)McCracken所說，在24小時內(nèi)，幽門螺桿菌觸動了這一器官發(fā)生生化改變。人類胃類器官真實地模擬出了幽門螺桿菌引發(fā)胃病的早期階段，包括c-Met癌基因激活以及感染在上皮組織中快速的擴(kuò)散。

作者們說，研究小組面臨的另一個重要挑戰(zhàn)是以往相對少有研究文獻(xiàn)探討人類胃的形成機(jī)制。Wells說，科學(xué)家們不得不綜合已發(fā)布的研究工作和來自他自身實驗室的一些研究，以解答有關(guān)胃形成機(jī)制的一些基本發(fā)育問題。在兩年的時間里，他們利用了驅(qū)動胃形成的不同因子來開展實驗，采用這種方法最終在培養(yǎng)皿中促使形成了3D人類胃組織。

Wells強(qiáng)調(diào)了基礎(chǔ)研究對于這一項目最終獲得成功的重要性，“如果沒有許多其他的基礎(chǔ)研究人員以往對胚胎器官發(fā)育開展研究工作，就不可能獲得這一里程碑成果。”