Cell：突破類器官研究限制！利用所有關鍵的胰腺細胞創造了一個新的類器官

來源：作者：人氣：-發表時間：2024-12-04 14:08:00【大中小】

摘要：研究人員已經開發出一種模仿人類胎兒胰腺的新類器官。

來自Hubrecht研究所的類器官小組（以前的Clevers小組）的研究人員已經開發出一種模仿人類胎兒胰腺的新類器官，為其早期發育提供了更清晰的視角。研究人員能夠重建一個完整的結構，包括胰腺中的三種關鍵細胞類型，這是以前的類器官無法完全模仿的。值得注意的是，研究小組發現了一種新的干細胞，可以發育成這三種細胞類型。這些發現發表在12月2日的《細胞》雜志上，可以幫助研究人員更好地了解胰腺，并在未來開發出治療胰腺疾病的新方法。

胰腺有兩個主要功能：幫助消化食物和控制血糖水平。對于這些任務，器官使用不同類型的細胞。科學家們可以通過觀察類器官來研究胰腺是如何工作的。類器官是一種在實驗室中生長的大約1毫米大小的微小器官。然而，到目前為止，大多數類器官一次只能存在一種類型的細胞。這使得科學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：“我們想創造一種包含真正胰腺中所有細胞類型的類器官。”“有了這樣一個類器官，我們可以研究這些不同的細胞如何相互作用，并更深入地了解胰腺是如何發育的。”

圖1 人胎兒胰腺干細胞的長期體外擴增產生所有三種胰腺細胞系

創造一個完整的類器官

Andersson Rolf和她的同事們利用胰腺組織創造了一個新的三維類器官，模仿胎兒時期的人類胰腺。這種類器官包含三種主要類型的胰腺細胞：腺泡細胞、導管細胞和內分泌細胞。每一個細胞都起著至關重要的作用。腺泡細胞釋放幫助分解食物的酶，而導管細胞形成通道將酶運送到腸道。最后，內分泌細胞產生胰島素等激素來控制血液中的血糖水平。

“在我們的類器官中，我們發現并描述了一種新型干細胞，它具有發展成所有三種細胞類型的獨特能力，”Andersson Rolf繼續說道。“我們看到這三種細胞類型不僅形成了，而且還發揮了預期的功能。腺泡細胞釋放消化酶，內分泌細胞產生激素。”

胰腺類器官提供了新的線索

利用這些類器官，研究人員發現了關于胰腺如何發育的新信息。“胎兒胰腺的干細胞存在的時間比科學家們在早期對小鼠的研究中看到的要長，”Andersson Rolf說。

有趣的是，從這些干細胞中生長出來的類器官可以在幾年內快速生長，同時仍然能夠產生胰腺的三種主要細胞類型。Andersson Rolf和她的同事還發現了小鼠和人類胰腺發育的另一個關鍵區別。“我們看到了一種名為LGR5的蛋白質的存在，它標志著不同組織中的干細胞。這種蛋白質出現在人類胰腺干細胞中，但不存在于小鼠中。我們的研究強調了研究人類生物學的重要性，因為我們不可能用動物細胞來發現這一點。”

圖2 人胎兒胰腺類器官的建立

未來的角度

這種模仿胎兒胰腺的新類器官可以為科學家研究基因和環境如何影響胰腺的發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胞和分子在發育和疾病中是如何協同工作的，”Andersson Rolf解釋說。“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