Cell：突破类器官研究限制！利用所有关键的胰腺细胞创造了一个新的类器官

来源：作者：人气：-发表时间：2024-12-04 14:08:00【大中小】

摘要：研究人员已经开发出一种模仿人类胎儿胰腺的新类器官。

来自Hubrecht研究所的类器官小组（以前的Clevers小组）的研究人员已经开发出一种模仿人类胎儿胰腺的新类器官，为其早期发育提供了更清晰的视角。研究人员能够重建一个完整的结构，包括胰腺中的三种关键细胞类型，这是以前的类器官无法完全模仿的。值得注意的是，研究小组发现了一种新的干细胞，可以发育成这三种细胞类型。这些发现发表在12月2日的《细胞》杂志上，可以帮助研究人员更好地了解胰腺，并在未来开发出治疗胰腺疾病的新方法。

胰腺有两个主要功能：帮助消化食物和控制血糖水平。对于这些任务，器官使用不同类型的细胞。科学家们可以通过观察类器官来研究胰腺是如何工作的。类器官是一种在实验室中生长的大约1毫米大小的微小器官。然而，到目前为止，大多数类器官一次只能存在一种类型的细胞。这使得科学家很难从整体上理解胰腺。该研究的第一作者Amanda Andersson Rolf解释说：“我们想创造一种包含真正胰腺中所有细胞类型的类器官。”“有了这样一个类器官，我们可以研究这些不同的细胞如何相互作用，并更深入地了解胰腺是如何发育的。”

图1 人胎儿胰腺干细胞的长期体外扩增产生所有三种胰腺细胞系

创造一个完整的类器官

Andersson Rolf和她的同事们利用胰腺组织创造了一个新的三维类器官，模仿胎儿时期的人类胰腺。这种类器官包含三种主要类型的胰腺细胞：腺泡细胞、导管细胞和内分泌细胞。每一个细胞都起着至关重要的作用。腺泡细胞释放帮助分解食物的酶，而导管细胞形成通道将酶运送到肠道。最后，内分泌细胞产生胰岛素等激素来控制血液中的血糖水平。

“在我们的类器官中，我们发现并描述了一种新型干细胞，它具有发展成所有三种细胞类型的独特能力，”Andersson Rolf继续说道。“我们看到这三种细胞类型不仅形成了，而且还发挥了预期的功能。腺泡细胞释放消化酶，内分泌细胞产生激素。”

胰腺类器官提供了新的线索

利用这些类器官，研究人员发现了关于胰腺如何发育的新信息。“胎儿胰腺的干细胞存在的时间比科学家们在早期对小鼠的研究中看到的要长，”Andersson Rolf说。

有趣的是，从这些干细胞中生长出来的类器官可以在几年内快速生长，同时仍然能够产生胰腺的三种主要细胞类型。Andersson Rolf和她的同事还发现了小鼠和人类胰腺发育的另一个关键区别。“我们看到了一种名为LGR5的蛋白质的存在，它标志着不同组织中的干细胞。这种蛋白质出现在人类胰腺干细胞中，但不存在于小鼠中。我们的研究强调了研究人类生物学的重要性，因为我们不可能用动物细胞来发现这一点。”

图2 人胎儿胰腺类器官的建立

未来的角度

这种模仿胎儿胰腺的新类器官可以为科学家研究基因和环境如何影响胰腺的发育和健康提供新的途径。最终，研究这些类器官可以帮助开发再生疗法和治疗胰腺疾病的新药。“然而，我们首先需要充分了解人类胰腺中的细胞和分子在发育和疾病中是如何协同工作的，”Andersson Rolf解释说。“我们才刚刚开始触及表面。”

参考资料

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