01 月 30 日的《熱心腸日報》，我們解讀了 9 篇文獻，關注：類器官，腸道幹細胞，生物列印，腸上皮再生，IBD，自噬，短暫擴增細胞，衰老，二甲雙胍。

Nature子刊：類器官+生物列印，獲得釐米級的迷你腸道

Nature Materials——[38.663]

① 開發一種生物列印輔助的組織形成（BATE）方法，透過3D生物列印的引導，將能形成類器官的幹細胞“活墨水”定位於有利於自發自組織的細胞外基質中；② 透過控制幾何形狀和細胞密度，用BATE方法能形成具有自組織特徵（如管腔、分支血管和具有隱窩和絨毛結構的管狀腸上皮）的釐米級組織；③ 加入支援性細胞（如腸道間質細胞）能在空間和時間上調節“列印”腸管的形態發生，而按順序“列印”胃/腸幹細胞能形成類似胃腸交界處的組織。

【主編評語】

Nature Materials發表的一項突破性研究，採用3D生物列印結合類器官技術，能獲得可以自組織形成的釐米級的胃腸道和血管等組織結構，為藥物研發、疾病診斷和再生醫學研究提供了新工具。（@mildbreeze）

【原文資訊】

Recapitulating macro-scale tissue self-organization through organoid bioprinting

2020-09-21, doi: 10.1038/s41563-020-00803-5

北大團隊：研究腸上皮損傷後再生的類器官模型

Cell Research——[20.507]

① 構建一種新型腸道類器官培養系統（含VPA、EPZ6438、LDN193189和R-Spondin 1條件培養基等8種成分），能模擬腸上皮損傷後產生增生性隱窩的再生過程，獲得增生性腸道類器官（Hyper類器官）；② 單細胞RNA測序表明，這些Hyper類器官與體內響應損傷的Lgr5+或Clu+幹細胞有共同的分子特徵；③ 表觀遺傳調節因子VPA和EPZ6438，透過調控YAP訊號通路，驅動Hyper類器官的增生特性，並在小鼠體內協同促進腸道損傷後的再生反應。

【主編評語】

類器官是研究器官組織發育和疾病的重要體外模型，然而，傳統的類器官模型主要代表的是自組織幹細胞及其衍生物的穩態情況。Cell Research近期發表了來自北京大學鄧宏魁、徐君、李程與研究團隊的文章，報道了一種方法，能構建研究腸上皮損傷後再生的類器官模型，並揭示了兩種表觀遺傳調節因子在調控腸道損傷後再生過程中的關鍵作用和機制。（@mildbreeze）

【原文資訊】

Establishment of intestinal organoid cultures modeling injury-associated epithelial regeneration

2021-01-08, doi: 10.1038/s41422-020-00453-x

① 構建潰瘍性結腸炎（UC）病人來源的類器官（iHUCO）和正常人來源類器官，iHUCO具有原發性結腸炎組織的組織學和功能特徵，包括體外和體內上皮屏障中缺乏酸性粘液分泌和異常粘附連線；② iHUCO模型過表達CXCL8/CXCR1軸，而iHNO不表達；③ 使用小分子非競爭性抑制劑repertaxin抑制CXCL8受體，在體外和體內均可減弱UC表型的進展；④ iHUCO是具有上皮和間質室的患者類器官模型，不僅可以用於研究UC的潛在發病機理，還可以為患者定製個性干預措施。

【主編評語】

潰瘍性結腸炎（UC）是一種重要的炎症性腸病，其發病機制尚不清楚。目前沒有一個模型能夠充分重現UC臨床特徵的複雜性。Nature Communications近期發表的文章，利用誘導多能幹細胞研發了一種誘導性UC病人來源類器官培養體系（iHUCO），該類器官具有原發性結腸炎組織的組織學和功能特徵，可用於研究UC的發病機制和治療方法。（@愛的抉擇）

【原文資訊】

Induced organoids derived from patients with ulcerative colitis recapitulate colitic reactivity

2021-01-11, doi: 10.1038/s41467-020-20351-5

用於培養小腸類器官的植物基水凝膠

Advanced Science——[15.84]

① 開發一種新型的工程化植物基奈米纖維素水凝膠，具有類似於動物源基質Matrigel的機械效能，且透過甘氨酸來調節滲透壓，可作為小腸類器官的生長基質；② 凝膠中含纖連蛋白衍生肽，能增強類器官與奈米纖維素的黏附互作，為小腸類器官的生長和形成提供所需的微環境；③ 對比用該凝膠和Matrigel培養的類器官，二者在基因表達模式上相關性高，差異主要在於幹細胞相關標誌基因；④ 該凝膠可加入層粘連蛋白-1和IGF-1來最佳化培養條件。

【主編評語】

【原文資訊】

Engineered Plant‐Based Nanocellulose Hydrogel for Small Intestinal Organoid Growth

2020-11-20, doi: 10.1002/advs.202002135

Cell 子刊：自噬可介導果蠅腸道穩態平衡

Developmental Cell——[10.092]

① 果蠅腸道中的共生菌，會刺激腸道上皮細胞產生活性氧（ROS）；② ROS透過Hippo途徑引發自噬缺陷的腸上皮細胞的慢性反應，導致腸道幹細胞（ISC）過度增殖和中腸屏障完整性的喪失，從而導致全身炎症和壽命縮短；③ 進一步研究其機制，自噬底物Ref(2)P/p62和Hippo通路上游調控因子Dachs相互作用，在自噬缺陷時積累，使Hippo訊號失活，導致ISC過度增殖；④ 研究闡明瞭果蠅腸道上皮細胞的自噬，可抑制不良再生維持腸道上皮細胞的長期穩態。

【主編評語】

自噬對果蠅腸道內穩態的維持是必不可少的。Developmental Cell近期發表的研究表明，果蠅腸道上皮細胞可響應腸道共生菌而分泌的ROS持續刺激而再生，但會被宿主自噬所抑制。自噬缺陷導致腸細胞中Ref(2)P/p62介導的Hippo通路失活，導致年齡相關腸道疾病產生和發展。本研究結果或有助於揭示腸道微生物影響自噬缺乏引起的CD疾病的分子機制。（@nana）

【原文資訊】

Homeostatic Regulation of ROS-Triggered Hippo-Yki Pathway via Autophagic Clearance of Ref(2)P/p62 in the Drosophila Intestine

2021-01-04, doi: 10.1016/j.devcel.2020.12.007

Cell子刊：組織環境訊號如何影響腸上皮細胞構成？

Developmental Cell——[10.092]

① 用腸道類器官模型結合定量成像的高通量方法，分析8個腸上皮訊號通路的單個和成對的擾動，對腸上皮細胞型別組成的影響；② 鑑定出能富集Lgr5+幹細胞的多種訊號擾動組合，並發現TGF-β能透過SMAD訊號增加腸內分泌細胞；③ IL-4和EGFR訊號通路透過相互拮抗，調節短暫擴增（TA）細胞的數量；④ 調節TA細胞的增殖可控制分化細胞的組成比例，其中，TA增殖的減少會導致分泌型細胞相對於吸收型細胞的比例升高，與二者祖細胞的細胞分裂週期差異有關。

【主編評語】

可再生的組織能持續產生不同型別的細胞，包括可增殖的祖細胞和不同的分化細胞。組織微環境中的複雜訊號是如何協調來調節這些細胞型別的構成的？Developmental Cell近期發表一項研究，分析了不同訊號通路的單個和成對的擾動對腸上皮細胞命運決定的影響，並發現短暫擴增細胞的增殖調控，能影響分泌型和吸收型細胞型別的平衡。（@mildbreeze）

【原文資訊】

Transit-Amplifying Cells Coordinate Changes in Intestinal Epithelial Cell-Type Composition

2021-01-22, doi: 10.1016/j.devcel.2020.12.020

Cell子刊：維持小腸上皮穩態，需要持續的Lgr5+腸幹細胞庫

Cell Reports——[8.109]

① 構建Lgr5-2A-DTR小鼠，其腸道幹細胞（ISC）能正常表達Lgr5並同時表達DTR（白喉毒素受體）；② 用白喉毒素持續處理該小鼠，能持續清除Lgr5+ ISC，這會損害小鼠的小腸上皮完整性，並減少上皮細胞更新；③ 分離該小鼠的腸隱窩在體外構建類器官，發現持續清除Lgr5+ ISC會阻礙小腸類器官的形成和維持；④ 在培養開始時短暫地清除Lgr5+ ISC，雖仍能形成類器官（說明非Lgr5+祖細胞可以迅速去分化以補充Lgr5+ ISC），但會降低類器官生長速率。

【主編評語】

此前有動物研究表明，Lgr5+ 腸幹細胞（ISC）在小腸穩態的維持中並不是必須的，其功能可以由其他的幹細胞或祖細胞來替代。但Cell Reports近期發表的研究卻顯示，維持小腸上皮的完整性需要Lgr5+ ISC庫的持續存在，當Lgr5+ ISC出現缺失時，非Lgr5+的腸隱窩細胞可透過細胞重程式設計來補充Lgr5+ ISC庫。（@mildbreeze）

【原文資訊】

A constant pool of Lgr5+ intestinal stem cells is required for intestinal homeostasis

2021-01-26, doi: 10.1016/j.celrep.2020.108633

Nature 子刊：線粒體解偶聯或可延長果蠅壽命，促進果蠅腸道穩態

Nature Communications——[12.121]

① 雄性果蠅中晝夜節律調節因子Per和Tim的缺失顯著延長了其壽命；② 線粒體解偶聯增加改變了細胞呼吸，從而延長了果蠅壽命；③ 且Per突變體的壽命延長取決於腸道中線粒體的解偶聯程度；④ 腸道幹細胞和成腸細胞中解偶聯蛋白4表達上調，可以延長果蠅壽命，腸道中Per的喪失和線粒體解偶聯的增加可防止與衰老相關的腸道功能障礙；⑤ 線粒體解偶聯藥物可以延長果蠅壽命，並抑制由於衰老甚至腫瘤發生而引起的腸道幹細胞過度增殖。

【主編評語】

Nature Communications發表的研究表明，果蠅生物鐘調節因子（Per和Tim）的喪失，顯著延長了果蠅壽命。這種壽命的延長是由於內源性線粒體解偶聯蛋白(mitochondrial uncoupling protein, UCP) UCP4C的上調，特別是在腸道中的表達上調介導的。Per的缺失或UCP4C的上調可改善與年齡相關的腸道穩態。另外，給果蠅餵食低劑量解偶聯藥物，能延長果蠅壽命、促進果蠅腸道穩態。本結果表明，晝夜節律調控的腸道線粒體解耦聯能調節果蠅的壽命，併為抗衰老治療提供潛在靶點。（@nana）

【原文資訊】

Circadian regulation of mitochondrial uncoupling and lifespan

2020-04-21, doi: 10.1038/s41467-020-15617-x

Cell子刊：“神藥”二甲雙胍如何決定胃前體細胞的命運？

Cell Stem Cell——[20.86]

① 泌酸胃壁細胞（PC）、胃峽部前體細胞和隱窩細胞高水平表達AMPKα2（AMP激酶α2）；② AMPK激動劑二甲雙胍可顯著抑制小鼠幹細胞的增殖，增加泌酸胃壁細胞（PC）的數量，促進胃酸分泌；③ 二甲雙胍可以顯著促進體外PC的分化，抑制胃類器官的生長；④ 二甲雙胍透過啟用AMPK通路，上調KLF4表達促進PC分化，同時上調PGC1α以促進PC成熟；⑤ 二甲雙胍無法挽救由AMPKα或PGC1α缺失導致的PC成熟缺陷，但仍可提高KLF4水平抑制祖細胞增殖。

【主編評語】

細胞代謝在支配幹細胞行為中起著重要作用。Cell Stem Cell發表的文章，發現能量感測器AMP激酶(AMPK)可支配胃上皮祖細胞的分化。研究表明，在二甲雙胍的作用下，AMPK可減緩小鼠胃幹細胞的增殖，誘導其分化為泌酸胃壁細胞，同時還能促進胃壁細胞線粒體的積累，促進胃酸的分泌。本結果或為降低人類胃癌風險提供潛在治療新策略。（@nana）

【原文資訊】

A Metformin-Responsive Metabolic Pathway Controls Distinct Steps in Gastric Progenitor Fate Decisions and Maturation

2020-04-02, doi: 10.1016/j.stem.2020.03.006