小肠类器官的构建路径与生理功能优势2026-11-05 08:38:38
全球类器官市场规模预计将以超过22%的年复合增长率扩张,有望在2033年达到66亿美元。政策与市场的双重驱动,使类器官技术成为连接基础研究、药物研发与临床转化的核心桥梁。在上述技术革新的背景下,小肠类器官能够精准再现小肠上皮的细胞多样性、隐窝-绒毛结构及区域特异性功能,成为口服药物吸收与代谢研究中最具前景的体外模型之一。类器官是一类利用成体干细胞或多能干细胞在体外三维培养体系中自组织形成的微型组织,能够高度模拟来源器官的组织架构、细胞多样性和生理功能。小肠类器官的构建主要依赖2种技术路径。其一,基于Lgr5+肠道干细胞的成体干细胞来源类器官,该体系通过在富含层黏连蛋白的基质胶中模拟肠道干细胞微环境,并利用由R-spondin1、头蛋白和表皮生长因子组成的ENR培养体系,使干细胞自组织形成具有隐窝-绒毛结构的3D囊泡。2011年,Sato团队进一步优化人源类器官培养条件,通过添加烟酰胺、间变性淋巴瘤激酶抑制剂和p38抑制剂,实现了人小肠上皮组织的长期稳定扩增。其二,基于诱导多能干细胞的类器官体系,通过定向分化模拟胚胎肠道发育过程,可生成包含上皮及间质成分的类器官,适用于发育生物学研究与遗传性肠病模型构建。
无论采用哪种来源,小肠类器官的培养均需经历扩增-分化的时序调控:扩增阶段维持高干性信号以促进细胞增殖,分化阶段则撤除Wnt激动剂,诱导干细胞向成熟肠上皮细胞转化。小肠类器官的核心优势在于其高度保留了真实小肠的生物学特性。在细胞多样性方面,类器官中同时存在负责营养吸收的肠上皮细胞、分泌黏液的杯状细胞、分泌抗菌肽的潘氏细胞以及分泌激素的肠内分泌细胞,这种多谱系组成使其在细胞构成上接近真实组织。在结构与功能方面,类器官能够形成隐窝-绒毛样结构,并表达紧密连接蛋白及刷状缘酶,从而建立起功能性的肠道屏障。
出自《小肠类器官来源屏障模型在药物吸收评价中的应用进展》作者张克霞,翟珊,张洲。
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