科學家已經成功地在實驗室中用人類幹細胞培育出微型胃，引導它們經歷胚胎髮育的各個階段。這些活組織團塊，比芝麻粒還小，具有類似於人類胃的腺體結構，甚至可以容納腸道細菌。
本週《自然》雜誌報道的這項壯舉為研究人類胚胎中的細胞如何變形為器官提供了一個視窗。科學家們表示，這些“胃類器官”還可以用於瞭解癌症等疾病，並測試胃對藥物的反應。
加利福尼亞州斯坦福大學的幹細胞生物學家卡爾文·郭說：“這非常令人興奮。”“能夠在培養皿中重現這一點是一項相當大的技術成就。”
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用於培育微型胃的幹細胞是多能的或可塑的：在正確的環境中，它們可以成熟為任何型別的細胞。但是，要引導它們在實驗室中沿著特定路徑前進，需要重現子宮中環境訊號的精確序列和時間，即來自蛋白質和激素的訊號，這些訊號告訴細胞要變成哪種組織。以前已經使用這種技術在培養皿中培養出腎臟、肝臟、大腦和腸道的片段。
胃部開關
將多能幹細胞轉化為胃細胞的關鍵是相互作用的途徑，該途徑充當腸道和胃竇（胃靠近小腸出口的部分）中生長組織之間的開關。
當幹細胞大約三天大時，研究人員添加了包括 Noggin 在內的蛋白質混合物，該混合物抑制該途徑，並定時新增視黃酸（維生素 A 中的一種化合物）。九天後，將細胞留在蛋白質浴中生長。
34 天時，產生的類器官直徑僅幾毫米，沒有血細胞、免疫細胞，也沒有加工食物或分泌膽汁的能力。但是，它們的腺體結構和每個發育標記都與它們的對照組織中的發育平行，對照組織是研究小組從老鼠身上獲得的。從這個意義上說，它們“與真正的胃非常相似”，俄亥俄州辛辛那提兒童醫院醫療中心的開發生物學家、研究負責人詹姆斯·威爾斯說。
這種相似性使得研究人員可以透過注射幽門螺桿菌（一種針對胃竇並可能導致潰瘍和胃癌的細菌）來使用微型胃作為人類疾病的測試物件。在 24 小時內，該團隊發現幽門螺桿菌導致類器官細胞分裂速度是正常細胞的兩倍，並激活了可能導致腫瘤的特定基因 c-Met。這些影響也見於感染幽門螺桿菌的人類胃。
研究人員表示，他們可以從胚胎幹細胞和誘導成多能性的皮膚細胞中培育出胃類器官。聖路易斯華盛頓大學醫學院的胃腸道病理學家傑森·米爾斯設想培養數千個這樣的類器官，每個都來自不同的人的細胞，並用病原體感染它們以研究個體遺傳學的作用。
威爾斯說，他團隊的長期目標是能夠培育出個人胃組織來修補人類的潰瘍。他和一些同事已經在嘗試使用人類類器官來堵住小鼠的胃孔。
本文經許可轉載，並於 2014 年 10 月 29 日首次釋出。