Cell | Hans Clevers团队揭示人肠内分泌细胞mRNA和分泌蛋白质组图谱

撰文 | 胖胖企鹅

肠道作为人体最大分泌激素的器官，通过肠内分泌细胞（enteroendocrine cells，EEC）来分泌促胰岛素激素、胃动素、胃泌素等多种激素，一方面调控着肠胃活动，同时也影响食物摄入和胰岛素释放等。

EEC作为代谢疾病治疗靶标，受到研究人员的重点关注。但EEC总体数量少且无相关体外模型，对EEC各亚型及其分泌产物的深入探究困难重重。

为了对人EEC进行更细致的分子及功能研究，2020年5月13日，荷兰Hubrecht Institute 的Hans Clevers研究团队在Cell在线发表了题为High Resolution mRNA and Secretome Atlas of Human Enteroendocrine Cells的研究，开发了一种专门研究人体肠内分泌细胞的类器官平台，展示了EEC mRNA和分泌产物表达图谱，为深入了解人EEC的发育和功能提供了宝贵资料。

首先，研究人员选择了肠道的三个区域：近端小肠（十二指肠）、远端小肠（回肠）以及升结肠，分别建立类器官。然后转导多西环素诱导的NEUROG3（EEC分化的关键转录因子）并诱导处理48小时后，在体外成功获得肠道区域特异的EEC（图1）。

图1 获得各区域特异性EEC的流程示意图

分泌激素是一个成熟EEC行使的最重要功能之一，也是小鼠EEC亚型分类的重要依据。为了标记人EEC分泌的各种激素，该研究运用他们团队发明的基因编辑技术（详见BioArt报道：特别关注 | 基因编辑技术在类器官中的应用），构建了带有激素荧光报告原件的生物库EEC-TAG，标记了十二指肠、回肠和结肠分泌的共十种激素（图2）。

随后，研究人员利用NEUROG3诱导的类器官库进行单细胞RNA测序，得到了由2255个单细胞组成的EEC图谱。在各亚型细胞中，分泌TPH1（色氨酸羟化酶1）的肠嗜铬细胞（enterochromaffin cell，EC）数量最多，是最常见的EEC亚型。

不过，人EEC图谱与小鼠EEC图谱有很多区别。例如，在分泌激素方面，小鼠D细胞分泌胰岛淀粉样多肽（IAPP），但人D细胞并不表达IAPP；人分泌胃动素的MLN+细胞则不存在于小鼠EEC亚型中。在表达基因方面，FGF14是人胰腺EEC的标志物，但是在小鼠EEC中表达非常低；嗅觉受体OR51E2在人各个EEC亚型中广泛表达，但小鼠的同源受体Olfr78仅在肠嗜铬细胞中有少量表达。在转录因子方面，人EEC广泛存在的转录因子ASCL1，在小鼠所有EEC中都无法检测到（图3），等等。

图3 人与小鼠EEC图谱差异示例

最后，该研究用液相色谱-质谱法对EEC的分泌产物做细致分析。结果再次表明近端小肠类器官可特异性地分泌胃泌素、胃动素及胃饥饿素等，远端小肠类器官会特异性地分泌胰高血糖素及抑制食欲的激素肽PYY等。更值得注意的是，该研究还发现了一些全新的EEC分泌产物：例如神经肽NPW、VGF、羧肽酶CPB1等。

总的来说，Hans Clevers研究组在此前有关类器官和肠道干细胞的重量级研究成果上，继续深入探索，公布了人EEC亚型图谱并开发了专门研究EEC功能的类器官平台。该研究将有力推进人们对人EEC发育及功能调控的进一步认识。