用幹細胞培育腸組織 將進入動物實驗

2010-12-14 14:53

據美國物理學家組織網12月13日報導，美國科學家首次在實驗室中將多功能幹細胞變成了功能性的人體腸道組織。辛辛那提兒童醫院醫學中心的科學家在 12日出版的《自然》雜誌在線版上表示，最新突破為人體腸道的發育、功能和有關疾病的研究打開了一扇大門，並有望研製出用於移植的腸道組織。

該研究主要負責人、辛辛那提兒童醫院發育生物學分部高級研究員詹姆斯·威爾斯表示，這是科學家首次證明，皮氏培養皿（用作細菌培養的有蓋玻璃碟）中人體多功能幹細胞能轉變為具有三維架構、細胞組成成分同人體腸組織非常類似的人體組織。將幹細胞變成腸道組織最終會讓罹患壞死性小腸結腸炎、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幹細胞：來自於幾個月大的人體胚胎幹細胞（hESCs）和基於人體皮膚細胞的誘導多功能幹細胞（iPSCs）。 hESCs能變為人體內200多種細胞類型中的任何一種，因此也被稱為多功能幹細胞。iPSCs可以使用病人的細胞來獲得，因擁有該病人的遺傳成分而不會發生排斥反應。威爾斯解釋到，因為iPSCs技術非常新穎，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幹細胞，以進一步測試和比較這兩種幹細胞轉化為其他細胞的能力。

為了將多功能幹細胞變成腸道組織，科學家使用化學物質和生長因子蛋白進行了一系列細胞操作，在實驗室中模擬出了胚胎腸的發育過程。

科學家首先將多功能幹細胞變成名為定型內胚層（其會產生食道、胃、腸、肺、胰髒和肝臟的內襯）的胚胎細胞，接著將胚胎細胞變成了名為「後腸定向祖細胞」的胚胎腸細胞。隨後，他們將胚胎腸細胞提交給促進腸發育的「親腸」細胞培養裝置。

28天後，科學家獲得了類似於胎兒腸的成型三維組織，這種組織包含腸道所有的主要細胞，包括腸上皮細胞、帕內特細胞（一種分布於腸腺底部的腸黏膜分化上皮細胞）、腸內分泌細胞。這個組織會持續成熟，獲得正常人體腸組織擁有的吸收和分泌功能，並會形成腸特異性幹細胞。

威爾斯表示，這個過程可以作為人體腸發育的研究工具，也可幫助科學家瞭解人體腸道在生病後的變化。由於大部分口服藥都通過腸道吸收發揮作用，該突破還將有助於科學家設計出更好的、更容易吸收的口服藥物。

研究人員接下來將進行動物實驗，驗證該腸組織是否可以有效地用於移植手術中，並最終用來治療罹患腸道疾病的病人。