近日，荷兰科学家Hans Clevers博士及其团队在类器官研究领域取得了重要突破，他们成功开发了一种模拟人类胎儿胰腺的新型类器官。这一成果为研究胰腺早期发育过程提供了前所未有的清晰视角，并被发表在《Cell》期刊的论文《长期体外扩增的人类胎儿胰腺干细胞可生成三种胰腺细胞谱系》中。
胰腺的组成与研究挑战
胰腺由三种主要上皮组织组成，这些组织均来源于共同的胰腺祖细胞，包括外分泌腺泡、导管以及内分泌胰岛。腺泡细胞分泌消化酶帮助分解食物，导管细胞则将这些酶输送至肠道，而内分泌细胞如胰岛素分泌细胞负责调节血糖水平。然而，以往的大多数胰腺类器官仅包含一种类型的细胞，这限制了对胰腺发育和功能的全面研究。
Clevers团队的博士后研究员Amanda Andersson-Rolf及其同事，首次成功创建了一种包含三种主要胰腺细胞的类器官。“我们希望构建一种能够包含胰腺所有细胞类型的类器官，”Andersson-Rolf解释道，“这样我们可以研究这些细胞之间如何相互作用，并深入了解胰腺的发育机制。”
研究突破：三细胞型类器官与新干细胞的发现
研究团队从人类8至17周胎龄的胰腺样本中，衍生了18条胎儿胰腺类器官系。其中4条由15至16周胎龄样本衍生的类器官，能够在优化培养条件下，长期（超过两年）快速扩增，并生成腺泡、导管和内分泌三种细胞。
更令人瞩目的是，研究人员通过单细胞RNA测序发现了一种罕见的LGR5+干细胞，这种细胞存在于胎儿胰腺和类器官中，且是胰腺发育的核心。进一步研究显示，从单个LGR5+细胞衍生的类器官不仅能够长期存活，还具备在体外生成三种胰腺细胞的能力。
“在我们的类器官中，我们发现并表征了一种全新的干细胞类型，这种干细胞能够分化成胰腺的三种主要细胞类型，”Andersson-Rolf说。“这些细胞不仅能够形成，还能履行它们的功能。例如，腺泡细胞释放消化酶，而内分泌细胞产生激素。”
人类与小鼠胰腺发育的差异
此外，研究还揭示了人类与小鼠胰腺发育的显著差异。研究发现，人类胰腺干细胞的存在时间比小鼠中观察到的要长，同时LGR5蛋白在标记胰腺干细胞方面起着重要作用，而这种蛋白在小鼠中并不存在。“我们的研究强调了研究人类生物学的重要性，因为这些发现无法通过动物模型实现，”Andersson-Rolf指出。
应用前景
这种新型胰腺类器官为研究胰腺疾病以及开发再生疗法和新药物提供了重要工具。“但首先，我们需要完全理解人类胰腺在发育和疾病中的细胞与分子机制，”Andersson-Rolf补充道。“我们才刚刚开始探索这一领域。”
这一成果不仅为基础研究奠定了坚实基础，也为胰腺疾病治疗带来了新的希望。
参考文献：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)01254-6
编辑：王洪
排版：李丽
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