【科技前瞻】重磅！诱导多能干细胞可形成功能性小肠片段

消化道疾病极大地危害着人类健康，例如克罗恩病等严重胃肠性疾病会导致小肠组织的部分或全部移除，引发短肠综合征（short bowel syndrome），且很多患者需要依靠静脉注射获得营养。此前医学界一直认为，小肠移植是一种可行的治疗手段，但目前缺乏合适的移植器官是限制小肠移植的主要因素。近日，来自麻省总医院的研究人员成功利用人诱导多能干细胞(iPSCs)制造出了生物工程化的功能性小肠组织片段并将其植入到大鼠机体中，移植后的小肠组织片段能够将营养物质运输到血液中。

该研究利用洗涤溶液从供体器官中制备活细胞，随后将这些细胞注入到合适的细胞外基质支架中，接着，研究人员对动物肾脏、肺脏和心脏进行了脱细胞处理，制造出功能性的大鼠肾脏和肺脏。研究人员利用相同的方法对大鼠小肠4厘米的片段进行脱细胞处理，随后证实了这种方法在大型动物中的适用性。脱细胞后的小肠组织能为内侧及血管通道的复杂组织提供结构性支架，重新注入支架需要两种类型细胞的运输、移植物植入及成熟，即肠道上皮细胞和血管内皮细胞。上皮组织的产生开始于人类的iPSCs，iPSCs能够分化成为肠道前体细胞，随后在脱细胞的组织片段内部“播种发芽”；两周后上皮层形成，人类的内皮细胞被植入到血管通道中，同时放置在灌注生物反应器系统中的片段也会进入下一步的成熟过程。7天后，研究人员对组织片段进行体外测试，证实了血液能够重新填满血管系统，而且重组后的肠道组织还能够将来自组织片段内部的葡萄糖和脂肪酸运输到血管中。体内实验结果表明，朝着肠道组织命运进行分化的人类iPSCs能够被装配到肠道移植物中，而肠道移植物具有高水平的组装能力，且能够连接受体的脉管系统并促进移植后营养物质的吸收。

研究人员Harald Ott博士表示，下一步他们将进一步开发促进多种移植物成熟的技术，并且将其扩展到人类适用的尺寸，以期未来为短肠综合征患者提供新型的小肠移植方案，例如为病人提供按需定制的移植物，以使患者不必再摄入免疫抑制药物。