科学家已经成功地在实验室中用人类干细胞培育出微型胃，引导它们经历胚胎发育的各个阶段。这些活组织团块，比芝麻粒还小，具有类似于人类胃的腺体结构，甚至可以容纳肠道细菌。
本周《自然》杂志报道的这项壮举为研究人类胚胎中的细胞如何变形为器官提供了一个窗口。科学家们表示，这些“胃类器官”还可以用于了解癌症等疾病，并测试胃对药物的反应。
加利福尼亚州斯坦福大学的干细胞生物学家卡尔文·郭说：“这非常令人兴奋。”“能够在培养皿中重现这一点是一项相当大的技术成就。”
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用于培育微型胃的干细胞是多能的或可塑的：在正确的环境中，它们可以成熟为任何类型的细胞。但是，要引导它们在实验室中沿着特定路径前进，需要重现子宫中环境信号的精确序列和时间，即来自蛋白质和激素的信号，这些信号告诉细胞要变成哪种组织。以前已经使用这种技术在培养皿中培养出肾脏、肝脏、大脑和肠道的片段。
胃部开关
将多能干细胞转化为胃细胞的关键是相互作用的途径，该途径充当肠道和胃窦（胃靠近小肠出口的部分）中生长组织之间的开关。
当干细胞大约三天大时，研究人员添加了包括 Noggin 在内的蛋白质混合物，该混合物抑制该途径，并定时添加视黄酸（维生素 A 中的一种化合物）。九天后，将细胞留在蛋白质浴中生长。
34 天时，产生的类器官直径仅几毫米，没有血细胞、免疫细胞，也没有加工食物或分泌胆汁的能力。但是，它们的腺体结构和每个发育标记都与它们的对照组织中的发育平行，对照组织是研究小组从老鼠身上获得的。从这个意义上说，它们“与真正的胃非常相似”，俄亥俄州辛辛那提儿童医院医疗中心的开发生物学家、研究负责人詹姆斯·威尔斯说。
这种相似性使得研究人员可以通过注射幽门螺杆菌（一种针对胃窦并可能导致溃疡和胃癌的细菌）来使用微型胃作为人类疾病的测试对象。在 24 小时内，该团队发现幽门螺杆菌导致类器官细胞分裂速度是正常细胞的两倍，并激活了可能导致肿瘤的特定基因 c-Met。这些影响也见于感染幽门螺杆菌的人类胃。
研究人员表示，他们可以从胚胎干细胞和诱导成多能性的皮肤细胞中培育出胃类器官。圣路易斯华盛顿大学医学院的胃肠道病理学家杰森·米尔斯设想培养数千个这样的类器官，每个都来自不同的人的细胞，并用病原体感染它们以研究个体遗传学的作用。
威尔斯说，他团队的长期目标是能够培育出个人胃组织来修补人类的溃疡。他和一些同事已经在尝试使用人类类器官来堵住小鼠的胃孔。
本文经许可转载，并于 2014 年 10 月 29 日首次发布。