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研究人员创建功能性唾液腺类器官

当患者由于疾病或损伤而失去一些器官功能时,简单地再生失去的器官将是理想的。但这很难 - 器官发生是一个复杂而严格调节的过程,涉及特殊的干细胞,这些细胞命运成为特定的组织。然而,除了诸如毛囊的一些器官之外,那些前体细胞仅在早期发育期间存在。

另一种方法是使用胚胎干细胞或诱导多能干细胞(iPS) - 它们能够转化为多种类型的细胞,形成所谓的类器官 - 一种类似于真实器官结构的简化三维组织。 。在实验室中生长的功能性类器官将使患有器官衰竭的患者至少恢复原始器官具有的一些功能。

本研究发表在Nature Communications上,由昭和大学的Kenji Mishima教授和RIKEN BDR的Takashi Tsuji领导的研究人员接受了重建唾液腺组织的挑战。唾液腺对于消化淀粉和促进吞咽很重要,但可被称为斯耶格伦综合征的自身免疫疾病或通过癌症的放射疗法损害。

这些腺体是从称为口腔外胚层的早期结构发展而来的,但实际过程尚不完全清楚。众所周知,器官发育是通过化学信号传导和基因表达变化的复杂过程发生的,因此科学家们开始揭示重要的变化。他们确定了两种转录因子-Sox9和Foxc1-是干细胞向唾液腺组织分化的关键,并且还鉴定了一对信号化学物质-FGF7和FGF10-它们诱导表达那些转录因子的细胞分化成唾液腺组织。 。

然后他们接受了创造一个类风机的挑战。首先,他们使用了一种化学物质混合物,可以形成口腔外胚层。他们用这种鸡尾酒诱导胚胎干细胞形成外胚层,然后用病毒载体让细胞表达Sox9和Foxc1。将两种化学物质添加到混合物中诱导细胞形成组织,遗传分析显示该组织与胚胎中实际发育的唾液腺非常相似。

最后一步是看看有机体是否真的会在真正的动物身上发挥作用。他们将类器官植入没有唾液腺的实际小鼠体内,并通过喂食柠檬酸进行测试。当类器官与间充质组织一起被移植时 - 另一个胚胎组织是重要的,因为它形成了允许腺体附着到其他组织的连接组织 - 发现植入的组织与神经组织正确连接,并且响应于刺激分泌出一种与真正的唾液非常相似的物质。

昭和大学的Kenji Mishima表示,“我们创造的组织实际上在活体动物身上发挥作用,令人非常兴奋。这是一个重要的证据,即类器官是实际器官的有效替代品。“

根据RIKEN生物系统动力学研究中心的Takashi Tsuji,他研究过各种组织,如头发和皮肤,“我们继续致力于开发功能性组织以取代各种器官的功能,我们希望这些实验很快就会进入诊所并帮助患有各种疾病的患者。“

消息来源:RIKEN