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美國科學(xué)家在實驗室中將多功能干細(xì)胞變成了功能性的人體腸道組織。
辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)學(xué)中心的科學(xué)家在12日出版的《自然》雜志在線版上表示，突破為人體腸道的發(fā)育、功能和有關(guān)疾病的研究打開了一扇大門，并有望研制出用于移植的腸道組織。
該研究主要負(fù)責(zé)人、辛辛那提兒童醫(yī)院發(fā)育生物學(xué)分部研究員詹姆斯·威爾斯表示，這是科學(xué)家證明，皮氏培養(yǎng)皿（用作細(xì)菌培養(yǎng)的有蓋玻璃碟）中人體多功能干細(xì)胞能轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂腥S架構(gòu)、細(xì)胞組成成分同人體腸組織非常類似的人體組織。將干細(xì)胞變成腸道組織zui終會讓罹患壞死性小腸結(jié)腸炎、炎性腸病、短腸綜合征的病人大大受益。
威爾斯團隊在研究中使用了兩類多功能干細(xì)胞：來自于幾個月大的人體胚胎干細(xì)胞（hESCs）和基于人體皮膚細(xì)胞的誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞（iPSCs）。hESCs能變?yōu)槿梭w內(nèi)200多種細(xì)胞類型中的任何一種，因此也被稱為多功能干細(xì)胞。iPSCs可以使用病人的細(xì)胞來獲得，因擁有該病人的遺傳成分而不會發(fā)生排斥反應(yīng)。威爾斯解釋到，因為iPSCs技術(shù)非常新穎，其是否具有hESCs所擁有的全部潛能還是未解之謎，因此，研究人員在本次實驗中使用了這兩種干細(xì)胞，以進(jìn)一步測試和比較這兩種干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為其他細(xì)胞的能力。
為了將多功能干細(xì)胞變成腸道組織，科學(xué)家使用化學(xué)物質(zhì)和生長因子蛋白進(jìn)行了一系列細(xì)胞操作，在實驗室中模擬出了胚胎腸的發(fā)育過程。
科學(xué)家首先將多功能干細(xì)胞變成名為定型內(nèi)胚層（其會產(chǎn)生食道、胃、腸、肺、胰臟和肝臟的內(nèi)襯）的胚胎細(xì)胞，接著將胚胎細(xì)胞變成了名為“后腸定向祖細(xì)胞”的胚胎腸細(xì)胞。隨后，他們將胚胎腸細(xì)胞提交給促進(jìn)腸發(fā)育的“親腸”細(xì)胞培養(yǎng)裝置。
28天后，科學(xué)家獲得了類似于胎兒腸的成型三維組織，這種組織包含腸道所有的主要細(xì)胞，包括腸上皮細(xì)胞、帕內(nèi)特細(xì)胞（一種分布于腸腺底部的腸黏膜分化上皮細(xì)胞）、腸內(nèi)分泌細(xì)胞。這個組織會持續(xù)成熟，獲得正常人體腸組織擁有的吸收和分泌功能，并會形成腸特異性干細(xì)胞。
威爾斯表示，這個過程可以作為人體腸發(fā)育的研究工具，也可幫助科學(xué)家了解人體腸道在生病后的變化。由于大部分口服藥都通過腸道吸收發(fā)揮作用，該突破還將有助于科學(xué)家設(shè)計出更好的、更容易吸收的口服藥物。
研究人員接下來將進(jìn)行動物實驗，驗證該腸組織是否可以有效地用于移植手術(shù)中，并zui終用來治療罹患腸道疾病的病人。
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