1.2.3 成体干细胞与类器官

1.2.3 成体干细胞与类器官

成体干细胞(adult stem cells,ASCs)或称为组织干细胞(tissue stem cells,TSCs)也是构建类器官的重要细胞来源。通过在体外模拟组织生理条件下自我更新或损伤修复的干细胞微环境,研究者们构建了一系列类器官。

这里以最早构建的肠道干细胞来源的小肠类器官为例,简述其发展过程。自从1998年,Hans Clevers团队首次报道肠道干细胞以来[20],Wnt信号通路被认为是ASCs形成和维持的关键因子[21]。因此,很多Wnt信号激活因子,包括Wnt3a、R-spondin以及GSK3的抑制剂CHIR99021,是大多数ASCs培养基中的关键成分。Lgr5作为Wnt激动剂R-spondin的受体,可以标记多种上皮组织中的ASCs。2009年,Hans Clevers团队将小鼠Lgr5小肠干细胞在Matrigel中进行3D培养,在含有三个重组蛋白Rspondin-1、EGF和Noggin的无血清培养基中,单个小肠干细胞扩增形成了具有肠隐窝-绒毛结构的小肠类器官[1],这是首个利用ASCs体外形成的类器官。将Wnt3a添加到上述的培养基中,也可以实现小鼠结肠类器官的扩增培养[18]。2011年,Eduard Batlle和Hans Clevers团队发现在上述培养基中额外添加烟酰胺以及TGF-β抑制剂A83-01和p38抑制剂SB202190可以实现人小肠和结肠类器官的长期培养[22,23]。Lgr5小肠干细胞能在体外形成类似体内肠道结构的类器官,这一结果令人鼓舞,随后该培养系统迅速被推广用于其他组织类器官的构建,并引发了人们对类器官研究的关注。(https://www.daowen.com)

以ASCs或组织来源细胞起始,除上述介绍的肠类器官外,目前不同组织类器官,包括肝、胃、胰腺、肺、前列腺等类器官已经在体外被成功构建[18],为不同组织的生理和病理机制研究提供了良好的模型(表1-1)。