【学术前沿】Cell Reg |清华大学陈晔光教授团队建立用于药物毒性研究的猪和猴结肠类器官！

猪和猴子是研究人类疾病和评估药物有效性和毒性的广泛使用的模型，但高昂的成本限制了它们的应用。类器官已被证明是很有希望的药物试验模型，因为它们合理地保留了组织结构和功能。然而，猪和猴的结肠类器官尚未建立。

10月2日，来自清华大学的陈晔光院士团队在Cell Regeneration报道了一种支持猪和猴子结肠类器官生长的培养基。Wnt信号转导和PGE2对于类器官的长期扩增非常重要，这两种信号的撤出会导致向成熟细胞的谱系分化。此外，研究者们观察到猪结肠类器官在药物毒性反应方面更接近人类结肠类器官。猪和猴结肠类器官的成功建立将促进这些动物肠道内稳态调节的机制研究，并有助于药物开发和毒性研究。

猪和猴结肠类器官的建立

从成年猪结肠中获取新鲜隐窝，并将其嵌入Matrigel中，并使用扩展培养基（EM）进行培养。猪结肠类器官（PCOs）可以在扩展培养基（EM）中的快速增殖。反式扩增（TA）细胞标记物在PCOs和结肠组织中的表达相似，干细胞在PCOs中富集。与结肠组织相比，成熟细胞类型的标记基因，包括肠细胞（由Fabp1标记）、杯状细胞（由Muc2和Tff3标记）、肠内分泌细胞（由Chga和Chgb标记）在PCOs早期传代中的表达降低。

此外，研究者对成年食蟹猴结肠中的类器官进行了类似的培养程序。扩展培养基（EM）可以支持猴结肠类器官（MCO）的生长。比较猴结肠类器官MCO和原代组织中不同细胞类型的标记基因的表达。然而，与原代猴结肠组织相比，干细胞和TA细胞标记物的表达增加。总之，研究结果表明，扩展培养基（EM）能长期支持猪和猴结肠类器官生长，维持其增殖能力。

图示 猪和猴结肠类器官的建立

结肠类器官在分化培养基中发生分化

为了概括细胞的生理结构，研究者们开发了三种分化培养基并发现：类器官可以在分化-1（D-1）培基中（从EM中提取Wnt3a条件培养基（Wnt3a CM）和PGE2，CHIR-99021的浓度降低到2.5μM）可维持至少3周。因此，研究者后续研究均使用D-1培养基（DM）。进一步对比DM和EM培养条件下PCOs的特性，发现在DM培养的PCOs中促进了分化，这与结肠上皮的成分更为相似。随后的实验表明这种分化培养基可以促进肠上皮细胞和杯状细胞的分化，但对EECs的分化不是很有效，这可能表明细胞分化调控的物种差异。

猪结肠类器官是一种很有前途的

药敏试验模型

类器官是研究药物代谢和毒性的有力工具。研究者应用猪、猴和人类结肠类器官来测试抗癌药物的毒性反应。数据表明，多囊卵巢综合征比多囊卵巢综合征对某些药物更敏感，并且更接近人类结肠类器官。此外，培养条件影响药物敏感性的实验，表明高度增殖的细胞对某些药物更敏感。

在本研究中，我们成功地建立了猪和猴结肠类器官培养，这些类器官具有体内细胞组成。我们的结果表明，Wnt信号转导的减少和PGE2的退出诱导了谱系分化。Wnt信号活性的丧失是人类结肠类器官肠细胞分化所必需的。停用烟酰胺和SB202190后，杯状细胞和EEC的分化得到促进。在我们的分化系统中，D-1不仅能促进成熟细胞分化，而且能维持类器官生长数周。

猪和猴子是常用于药物毒性试验的动物之一。我们发现PCOs在药物毒性反应方面可能更接近人类结肠类器官。总之，我们证明了扩展培养基可以支持猪和猴结肠类器官的生长，以便长期培养。Wnt信号的减少和PGE2的退出可诱导成熟细胞分化。此外，猪和人结肠类器官在药物敏感性方面更为相似，表明PCOs可能是一种更好的抗结肠癌药物评估模型。这些类器官模型为扩大物种调查和药物毒性研究提供了一个有用的平台。

2019年，《细胞再生》(Cell Regeneration)经过了编辑队伍和期刊方向调整等大动作后，再度出现在学界同仁的视线中。该杂志是中国细胞生物学学会的官方出版物，采取开放获取（OA）的出版模式，在学会支持下目前不向作者收取发表费用（APC）；致力于促进领域内科学家发表研究成果、交流科研心得，助力推动细胞再生的基础研究及其向临床的转化。

2020年，中国细胞生物学学会携手SpringerOpen共同出版《细胞再生》，共同打造高质量的出版平台，为广大作者和读者提供更好的服务。