两年前《Nature》报道在实验室中成功利用人类干细胞培育出微型胃（胃窦部）后，今年该团队再次在《Nature》上发文，成功培育出胃底组织。这一发现意味着研究人员可以通过培育人类胃窦和胃底的胃微型器官，来进行疾病研究，并模拟新的治疗方法，并以前所未有的方式了解人类胃的发育和健康。
Part1
科技日报（.10.31）
最近，美国科学家在实验室成功引导人类干细胞经过胚胎阶段发育，培养出微型“胃”。虽然这块活组织比一粒芝麻大不了多少，却有着和人胃一样的腺体结构，甚至还能容纳肠道菌。研究人员指出，该研究打开了一扇窗，让人们看到在人类胚胎变形阶段细胞是怎样发育成器官的。这些“类胃器官”可用于研究疾病，测试胃对药物的反应等。相关论文发表在本周的《自然》杂志上。
研究小组用于培养微型胃的是多能干细胞，即在合适环境中能发育成任意类型的细胞。但要在实验室里诱导它们按特定路线发育，需要精确再现子宫环境信号的顺序和时机——何时何地发出蛋白质和激素的信号，告诉细胞变成哪种组织。以往研究曾用这一技术培养出少量的肾、肝、脑和肠。
把多能干细胞转化成胃细胞的关键是一种互动路径，就像一种转换器，控制着组织是在肠道生长还是在胃窦（胃临近小肠的部位）生长。据《自然》杂志网站10月30日（北京时间）报道，在干细胞约3天大小时，研究人员给它加入调制的蛋白质混合液，包括头蛋白（Noggin），抑制一方面路径，并按时加入一定剂量的视黄酸。9天后，留下细胞在“蛋白浴”中自行生长。
到第34天，这时的类器官直径只有几毫米，还没有血细胞和免疫细胞，也不能消化食物或分泌胆汁。但它们的腺体结构和发育中的每个特征，都和对照组织非常类似。该研究负责人、俄亥俄州辛辛那提儿童医学中心发育生物学家詹姆斯·韦尔斯说，从这方面来讲，它们“和一个真正的胃极为相似”。
斯坦福大学干细胞生物学家加尔文·库奥说，能在培养皿中再现一个简单的胃，是一项了不起的技术成就。
研究人员还把微型胃作为实验对象，给其中注入幽门螺旋杆菌以研究人类疾病，这是一种针对胃窦的细菌，会导致胃溃疡和胃癌。结果发现，在24小时内，幽门螺旋杆菌使类器官细胞分裂的速度加快了两倍，并激活了一种特殊基因c-Met，而这种基因会引起肿瘤。在人类胃部感染了幽门螺旋杆菌后也会出现这些后果。
研究人员说，他们不仅能用胚胎干细胞，还能用皮肤诱导多能干细胞培养出类胃器官。华盛顿大学医学院胃肠病理学家詹森·米尔斯说，如果培养上千个这种类器官，每个都来自不同人的细胞，并用病原体来感染它们，就能研究个体基因的功能。
韦尔斯说，研究小组的长期目标是培养人类胃部组织以修补胃溃疡。他和一些同事已在尝试用人的类器官来堵住小鼠的胃洞。
大咖圈点
也许人体多能干细胞最为深远的潜在用途是生产细胞和组织，它们可用于所谓的“细胞疗法”。许多疾病及功能失调往往是由于细胞功能障碍或组织破坏所致。如今，一些捐赠的器官和组织常常用以取代生病的或遭破坏的组织。遗憾的是，受这些疾病折磨的病人数量远远超过了可供移植的器官数量。多能干细胞经刺激后可发展为特化的细胞，使替代细胞和组织来源的更新成为可能，从而可用于治疗无数的疾病、身体不适状况和残疾。
Part2
生物（.1.5）1月4日在线发表了Cincinnati医院医疗中心的最新研究，JamesM.Wells领导的研究团队在实验室的胃体/基底区域培育出了基底型胃组织。继两年前《Nature》报道在实验室中成功利用人类干细胞培育出微型胃（胃窦部）后，这一研究团队今年再次在《Nature》上发文，成功培育出胃底组织。这一发现意味着研究人员可以通过培育人类胃窦和胃底的胃微型器官，来进行疾病研究，并模拟新的治疗方法，并以前所未有的方式了解人类胃的发育和健康。
尽管胃病在全球流行，但目前没有适当的模型来研究人胃的基底上皮。研究人员首先通过确定胚胎发育中的关键事件，将人类多能干细胞（hPSCs）分化为含有基底上皮的胃类器官。通过对小鼠进行研究，发现在小鼠胚胎中Wnt/β-catenin信号转导的破坏将导致基底向窦性上皮的转化，并且hPSC来源的肠祖细胞中的β-catenin激活会促进人类胃底类器官（hFGOs）的发育。
1、白手起家
当前研究遇到的主要挑战是缺乏关于在胚胎发育期间胃是如何正常产生的基本知识。在确定这一知识之前，研究人员不能在培养皿中培育人的胃组织。
为了填补这个空白，他们研究了小鼠中胃在胚胎发育过程中背后的遗传学知识。他们发现最基本的遗传途径（WNT/β-catenin）在指导胚胎期小鼠胃基底/胃底区域的发育中起重要作用。之后，研究人员通过调控培养皿中的WNT/β-catenin信号触发多能干细胞分化为人类胃底组织。
研究人员随后进一步完善过程，使用hFGOs鉴别驱动形成胃底细胞类型的关键分子信号。这些细胞主要包括产生胃蛋白酶的主细胞和胃壁细胞。胃壁细胞分泌盐酸和内因子，盐酸促进消化，内因子促进肠道吸收维生素B12，维生素B12对于造血细胞和维持正常的神经系统至关重要。多能干细胞在培养皿中形成胃底组织需要大约六周的时间。
2、方向性拓展
研究团队的下一步研究是，将培育出的胃类器官移植到小鼠模型中来模拟人类胃病的发展。研究人员想探讨在感染幽门螺杆菌后基底部是如何发生反应的。幽门螺杆菌引起慢性胃炎、胃溃疡，并且是胃癌发展的主要危险因素。
将胃类器官与肠类器官组合在一起，以研究身体如何控制消化和并进行适当的营养物质吸收，以及影响胃肠道的其他医学病症。
Wells实验室研究的主要焦点是消化器官器官在胚胎发育过程中是如何形成的。包括食道、胃、胰腺和肠。同时也致力于对寻找新的治疗遗传疾病，如单基因糖尿病和Hirschsprung氏病。
参考文献：
1.Wnt/β-cateninpromotesgastricfundusspecificationinmiceandhumans.Nature,().
2.Tinyhumanstomachsgrowninthelab.Nature,().
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