肠道干细胞最新研究进展

肠道干细胞最新研究进展

从分子的角度来看，肠道是一个嘈杂的地方，各种人类细胞和微生物细胞彼此之间相互沟通，从而维持一种稳健而又健康的细胞群落。这个细胞群落的关键是肠道干细胞(intestinal stem cell)，它们产生多种细胞类型，从而有助于保持肠道功能正常。肠道干细胞位于肠黏膜隐窝基底部，即基底隐窝是肠道干细胞的细胞库。正常情况下，位于隐窝基底部的肠道干细胞不断向隐窝顶部(肠腔方向)迁移，整个迁移过程大约3至5天，在迁移过程中肠道干细胞分化形成不同的肠粘膜细胞。

针对肠道干细胞研究近期取得的进展，小编进行了一番盘点，以飨读者。

1.Cell：辅助性T细胞竟调节肠道干细胞的自我更新和分化

doi:10.1016/j.cell.2018.10.008

在一项新的研究中，来自美国布罗德研究所等研究机构的研究人员宣布他们检测到一部分肠道干细胞与生活在肠道中的辅助性T细胞（Th细胞）之间存在一种新的交谈形式。他们发现这些肠道干细胞产生MHC II，即一种允许免疫细胞与其他细胞之间交谈的表面蛋白复合物，所产生的MHC II会激活Th细胞。最后，他们发现这些肠道干细胞也对附近的Th细胞产生的细胞因子作出反应。相关研究结果于2018年11月1日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“T Helper Cell Cytokines Modulate Intestinal Stem Cell Renewal and Differentiation”。

图片来自Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.10.008。

然而，肠道干细胞如何作出反应取决于它们接收到的细胞因子信号类型。与炎症相关的细胞因子促进肠道干细胞开始分化---产生在肠道内壁中发现的不同细胞类型，这可能有助于肠道组织对损伤或感染作出反应。相比之下，肠道干细胞对起调节作用的细胞因子作出反应，在感染清除后通过自我更新协助降低免疫反应。这可能有助于肠道在修复后补充和维持它的肠道干细胞库。

2.Cell Stem Cell：禁食增强肠道干细胞的再生能力

doi:10.1016/j.stem.2018.04.001

随着人们年龄的增加，他们的肠道干细胞开始丧失再生能力。这些干细胞是所有新的肠道细胞的来源，因此这种再生能力下降可能使得从胃肠道感染或影响肠道的其他疾病中康复过来更加困难。

根据来自美国麻省理工学院的研究人员的一项新的研究，这种年龄相关的肠道干细胞功能丧失能够通过24小时禁食加以逆转。他们发现禁食显著地改善年老小鼠和年轻小鼠中的肠道干细胞再生能力。相关研究结果发表在2018年5月3日的Cell Stem Cell期刊上，论文标题为“Fasting Activates Fatty Acid Oxidation to Enhance

Intestinal Stem Cell Function during Homeostasis and Aging”。论文通信作者为麻省理工学院的David M. Sabatini和Ömer H. Yilmaz。论文第一作者为麻省理工学院的Maria M. Mihaylova和Chia-Wei Cheng。

在禁食小鼠中，细胞开始分解脂肪酸而不是葡萄糖，这种变化增强肠道干细胞的再生能力。这些研究人员发现他们也能够利用一种激活相同代谢开关的分子促进再生。这些研究人员说，这种干扰能够潜在地有助于老年人从胃肠道感染中康复过来，或者让接受化疗的癌症患者从中受益。

3.Nature：利用一种新的水凝胶在体外培养类器官

doi:10.1038/nature20168

类器官（organoid）是能够在实验室中利用人的干细胞培养出的微型器官。它们能够被用来构建疾病模型，而且在未来可能被用来测试药物或者甚至替换病人体内受损的组织。但是当前的类器官在一种标准化的可控方法中非常难以培养，其中这种方法是设计和使用它们的关键。如今，EPFL研究人员通过开发出一种正在申请专利的“水凝胶”而解决了这个问题，其中这种水凝胶提供一种完全可控的和可调整的方法来培养类器官。这一突破性发现于2016年11月16日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Designer mat rices for intestinal stem cell and organoid culture”。

图片来自Nature, doi:10.1038/nature20168。

论文第一作者Nikolce Gjorevski和他的同事们利用这种水凝胶让肠道干细胞长出一种微型肠道。这种功能性的水凝胶不仅是一种目标，而且也是鉴定影响这些干细胞扩增和培养类器官的能力的因子。通过仔细地调整这种水凝胶的性质，他们发现这种类器官形成过程的不同阶段需要不同的力学环境和生物组分。

一个这样的因子是纤连蛋白（fibronectin），它协助这些干细胞附着到这种水凝胶中。Lütolf实验室发现这种附着本身在培养类器官中发挥着非常重要的作用，这是因为它提供许多信号给它们，告诉它们生长和产生一种类似肠道的结构。研究人员也发现这种水凝胶的物理硬度在调节肠道干细胞行为中发挥着一种不可或缺的作用，从而有助认识细胞如何能够感知和处理物理刺激，并对这些物理刺激作出反应。这种认识是特别有价值的---尽管生化信号对干细胞的影响是为人所熟知的，但是物理因子的影响是个谜。

4.Cell：什么？肠道细菌代谢物抑制肠道干细胞增殖

doi:10.1016/j.cell.2016.05.018

肠道干细胞是身体中最为快速分裂的细胞之一，忙于产生新的肠道细胞来替换持续被丢弃的肠道细胞。但是不同于体内其他地方的干细胞，肠道干细胞隐藏在肠道隐窝中。

如今，在一项新的研究中，来自美国华盛顿大学圣路易斯医学院的研究人员发现肠道干细胞位于肠道的“口袋（编者注：肠道隐窝）”中，从而避免接触生活在肠道中的有益细菌大量制造的一种代谢物。这种代谢物---丁酸---限制肠道干细胞增殖，从而潜在地抑制肠道在遭受急性损伤或者因炎症性肠病（如克罗恩病和结肠炎）遭受损害后自我修复。相关研究结果于2016年6月2日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“The Colonic Crypt Protects Stem Cells from Microbiota-Derived Metabolites”。