小肠损伤修复是临床面临的一大挑战，尤其是在慢性损伤情况下，传统的治疗方法往往只能修复受损的上皮层，而无法修复深层组织，导致治疗效果不佳。人源多能干细胞衍生类器官 (HIO) 由人源多能干细胞分化而来，包含上皮和间质细胞类型，在体外可以发育成类似人小肠的结构，包括隐窝/绒毛轴、血管和平滑肌层【1】。与单纯的上皮类器官相比，HIO具有以下优势：(1)细胞类型更丰富：HIO包含上皮和间质细胞，可以更好地模拟人小肠的结构和功能；(2)修复能力更强：HIO可以修复受损的上皮层和深层组织，包括肌肉层和血管内皮层【2-3】。因此，本研究旨在探索HIO在受损小肠修复中的潜力，并评估其对深层组织的修复作用。
近日，来自美国辛辛那提儿童医院医学中心的 A. 研究团队在Cell Stem Cell杂志上发表题为Human stem cell- bowel in vivo的研究论文，该研究发现将人源多能干细胞衍生类器官 (HIO) 作为受损小肠的修复材料或细胞疗法，可以有效修复受损的上皮层和深层组织，并恢复小肠的功能。
研究人员构建了小鼠小肠损伤模型，并通过腔内输送的方式将 HIO定植到受损部位。与单纯的上皮类器官相比，HIO在受损小肠中表现出更高的定植效率。这可能是因为HIO包含上皮和间质细胞，可以更好地模拟人小肠的结构和功能，从而更容易与受损小肠组织融合。为了促进HIO在小肠中的广泛定植，研究人员对HIO进行了碎片化处理。这种处理方式可以产生不同大小的HIO片段，从而增加其与受损小肠组织的接触面积，并促进其定植。HIO 可以定植于受损小肠的各个层次，包括上皮层、肌肉层和血管内皮层。这表明HIO具有修复受损小肠深层组织的潜力。
通过对定植HIO后的小肠组织进行免疫荧光染色分析，发现HIO可以促进受损小肠的上皮修复，并形成多种上皮细胞类型，包括杯状细胞、潘氏细胞和肠内分泌细胞。这些细胞类型的形成表明HIO可以分化成成熟的上皮细胞，并重建受损小肠的完整结构。研究人员发现，定植HIO后的小肠组织具有正常的增殖分化和干细胞活动。这表明HIO可以促进受损小肠的再生，并维持其长期的生理功能。
通过 室实验，研究人员评估了 HIO 修复的小肠上皮的电生理功能。结果显示，HIO 修复的小肠上皮可以响应化学刺激，并调节离子转运，表明其具有正常的生理功能。HIO修复的小肠上皮还建立了有效的屏障功能，可以阻止有害物质进入肠道，保护肠道免受损伤。这些结果表明，HIO修复的小肠上皮不仅具有结构完整性，还具有正常的生理功能，可以有效地维持小肠的正常功能。
最后，为了评估 HIO的安全性，研究人员对定植HIO的小鼠进行了组织学分析和实时荧光定量 PCR 检测。结果显示，HIO在受损小肠中的定植主要局限于治疗部位，并未发生扩散到其他器官。这些结果表明，HIO 作为小肠修复材料具有良好的安全性，可以用于临床治疗。
图1 人源多能干细胞衍生类器官修复受损肠道
总之，这项研究结果表明，HIO可以有效修复受损小肠，并恢复其正常的结构和功能。HIO 作为一种新型的小肠修复材料，具有很好的应用前景，为开发新的治疗方法提供了重要的理论基础。未来，研究人员可以进一步优化 HIO的制备和输送方法，并开展临床试验，评估其在临床应用中的安全性和有效性。
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参考文献
1. Singh, A., , H.M., , J.R., Wells, J.M., and , M.A. (2020). : a next- tool for human . Am. J. . . Liver . 319, G375–G381.
2. Yui, S., , T., Sato, T., , Y., , T., Zheng, X., , S., , T., , R., , K., et al. (2012). of colon in vitro from a adult Lgr5+ stem cell. Nat. Med. 18, 618–623.
3. , M., , T., , W., , T., , K., , Y., , S., Okada, Y., , T., , M., et al. (2014). Small stem cell is with cells in onto the colon. Genes Dev. 28, 1752–1757.
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