Cell：突破類器官研究限制！利用所有關(guān)鍵的胰腺細(xì)胞創(chuàng)造了一個(gè)新的類器官

來(lái)源：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2024-12-04 14:08:00【大中小】

摘要：研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種模仿人類胎兒胰腺的新類器官。

來(lái)自Hubrecht研究所的類器官小組（以前的Clevers小組）的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種模仿人類胎兒胰腺的新類器官，為其早期發(fā)育提供了更清晰的視角。研究人員能夠重建一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)，包括胰腺中的三種關(guān)鍵細(xì)胞類型，這是以前的類器官無(wú)法完全模仿的。值得注意的是，研究小組發(fā)現(xiàn)了一種新的干細(xì)胞，可以發(fā)育成這三種細(xì)胞類型。這些發(fā)現(xiàn)發(fā)表在12月2日的《細(xì)胞》雜志上，可以幫助研究人員更好地了解胰腺，并在未來(lái)開發(fā)出治療胰腺疾病的新方法。

胰腺有兩個(gè)主要功能：幫助消化食物和控制血糖水平。對(duì)于這些任務(wù)，器官使用不同類型的細(xì)胞。科學(xué)家們可以通過(guò)觀察類器官來(lái)研究胰腺是如何工作的。類器官是一種在實(shí)驗(yàn)室中生長(zhǎng)的大約1毫米大小的微小器官。然而，到目前為止，大多數(shù)類器官一次只能存在一種類型的細(xì)胞。這使得科學(xué)家很難從整體上理解胰腺。該研究的第一作者Amanda Andersson Rolf解釋說(shuō)：“我們想創(chuàng)造一種包含真正胰腺中所有細(xì)胞類型的類器官。”“有了這樣一個(gè)類器官，我們可以研究這些不同的細(xì)胞如何相互作用，并更深入地了解胰腺是如何發(fā)育的。”

圖1 人胎兒胰腺干細(xì)胞的長(zhǎng)期體外擴(kuò)增產(chǎn)生所有三種胰腺細(xì)胞系

創(chuàng)造一個(gè)完整的類器官

Andersson Rolf和她的同事們利用胰腺組織創(chuàng)造了一個(gè)新的三維類器官，模仿胎兒時(shí)期的人類胰腺。這種類器官包含三種主要類型的胰腺細(xì)胞：腺泡細(xì)胞、導(dǎo)管細(xì)胞和內(nèi)分泌細(xì)胞。每一個(gè)細(xì)胞都起著至關(guān)重要的作用。腺泡細(xì)胞釋放幫助分解食物的酶，而導(dǎo)管細(xì)胞形成通道將酶運(yùn)送到腸道。最后，內(nèi)分泌細(xì)胞產(chǎn)生胰島素等激素來(lái)控制血液中的血糖水平。

“在我們的類器官中，我們發(fā)現(xiàn)并描述了一種新型干細(xì)胞，它具有發(fā)展成所有三種細(xì)胞類型的獨(dú)特能力，”Andersson Rolf繼續(xù)說(shuō)道。“我們看到這三種細(xì)胞類型不僅形成了，而且還發(fā)揮了預(yù)期的功能。腺泡細(xì)胞釋放消化酶，內(nèi)分泌細(xì)胞產(chǎn)生激素。”

胰腺類器官提供了新的線索

利用這些類器官，研究人員發(fā)現(xiàn)了關(guān)于胰腺如何發(fā)育的新信息。“胎兒胰腺的干細(xì)胞存在的時(shí)間比科學(xué)家們?cè)谠缙趯?duì)小鼠的研究中看到的要長(zhǎng)，”Andersson Rolf說(shuō)。

有趣的是，從這些干細(xì)胞中生長(zhǎng)出來(lái)的類器官可以在幾年內(nèi)快速生長(zhǎng)，同時(shí)仍然能夠產(chǎn)生胰腺的三種主要細(xì)胞類型。Andersson Rolf和她的同事還發(fā)現(xiàn)了小鼠和人類胰腺發(fā)育的另一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別。“我們看到了一種名為L(zhǎng)GR5的蛋白質(zhì)的存在，它標(biāo)志著不同組織中的干細(xì)胞。這種蛋白質(zhì)出現(xiàn)在人類胰腺干細(xì)胞中，但不存在于小鼠中。我們的研究強(qiáng)調(diào)了研究人類生物學(xué)的重要性，因?yàn)槲覀儾豢赡苡脛?dòng)物細(xì)胞來(lái)發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)。”

圖2 人胎兒胰腺類器官的建立

未來(lái)的角度

這種模仿胎兒胰腺的新類器官可以為科學(xué)家研究基因和環(huán)境如何影響胰腺的發(fā)育和健康提供新的途徑。最終，研究這些類器官可以幫助開發(fā)再生療法和治療胰腺疾病的新藥。“然而，我們首先需要充分了解人類胰腺中的細(xì)胞和分子在發(fā)育和疾病中是如何協(xié)同工作的，”Andersson Rolf解釋說(shuō)。“我們才剛剛開始觸及表面。”

參考資料

[1] Long-term in vitro expansion of a human fetal pancreas stem cell that generates all three pancreatic cell lineages