科学家在实验室产生第一个人体胃组织干细胞

科学家利用多能干细胞生成功能,三维人体胃组织在实验室里,创建一个前所未有的研究工具的发展和疾病器官几个公共卫生危机的核心,从癌症到糖尿病。

辛辛那提儿童医院医学中心的科学家们于10月29日的《自然》杂志报告他们使用人类多能干细胞——这可以成为任何身体的细胞类型,增加胃的一个微型版本。与辛辛那提大学医学院的研究人员,他们使用实验室生成mini-stomachs(称为胃瀑样)研究由幽门螺杆菌感染细菌,消化性溃疡和胃癌的主要原因。

首次分子生成3 d人体胃瀑样(hGOs)为药物研发提供了新的机遇,建模胃癌的早期阶段和学习一些肥胖与糖尿病的基础,根据吉姆•威尔斯博士,首席研究员和科学家的分歧在辛辛那提儿童发育生物学和内分泌学。

它也是研究者们第一次产生3 d人类胚胎前肠,生成其他的有前途的起点前肠肺和胰腺等器官组织,他说。

“这项研究之前,没有人产生胃细胞从人类多能干细胞(hPSCs),”威尔斯说。“此外,我们发现如何促进形成三维胃组织具有复杂结构和细胞成分。”

这是很重要的,因为不同的物种的胚胎发育和架构成人胃使小鼠模型低于最优研究人类的胃和疾病的发展,井补充道。

研究人员可以使用人类胃瀑样作为新发现的工具帮助解开其他秘密的胃,如确定生化过程在肠道,让胃旁路手术的病人在手术后很快成为diabetes-free之前失去重要的重量。肥胖引发糖尿病和代谢综合症是一个公共卫生疫情爆发。直到现在,一个主要的挑战,解决这些和其他医疗条件包括胃一直是相对缺乏可靠的实验室模拟系统准确地模拟人类生物学,井解释道。

日益增长的人类胃瀑样的关键是识别所涉及的步骤胃部正常胚胎发育过程中形成。通过操纵这些正常的流程在培养皿中,科学家们能够诱导多能干细胞朝着胃。在过去的一个月,这些措施导致的形成3 d人体胃瀑样,大约3毫米直径(差不多一英寸)。威尔斯和他的同事们也用这种方法来确定是什么驱使胃部正常形成人类的目的理解出错当胃不正确形式。

连同研究第一作者凯尔McCracken, MD /博士研究生在威尔斯的实验室,和雅娜Zavros,博士,加州大学的研究员分子和细胞生理学、作者报道他们深刻的印象如何迅速幽门螺旋杆菌细菌感染胃上皮组织。

在24小时内,细菌生化变化触发了机关,根据麦克拉肯。人类的胃瀑样忠实地模仿胃疾病的早期阶段由细菌引起的,包括癌基因的激活c-Met和感染上皮组织的迅速蔓延。

另一个团队的挑战的重要组成部分的相对缺乏先前的研究文学在人类胃如何发展,作者说。韦尔斯说,科学家们不得不发表工作的结合使用,以及从自己的实验室研究,回答一些基本的胃部形式如何发展的问题。在过去的两年里,这种方法尝试不同的驱动因素的形成胃最终导致3 d人体胃组织的形成在培养皿中。

威尔斯强调基础研究的重要性,对于这个项目的最终成功,补充道,“这一里程碑将不可能如果没有先前的研究在许多其他基本研究人员理解胚胎器官发展。”

支持研究的资助部分来自美国国立卫生研究院(R01DK080823, R01DK092456 K01DK091415),美国医学科学家训练计划(T32GM063483)、美国胃肠病协会:罗伯特和莎莉在胃癌Funderburg研究奖,《辛辛那提消化疾病中心奖(e DK0789392),临床转化科学奖项(U54 RR025216),和密歇根州胃肠肽研究中心(MGPRC;趋势5 p30dk034933)。