第2075期：9文聚焦：近期必读肠道类器官/干细胞论文
本期话题：肠道类器官，肠干细胞，IL-17A，细胞分化，肠胶质细胞，iPSC，器官芯片，肠道-细菌互作，单细胞测序，肠内分泌细胞
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2022年01月29日

Cell子刊：类器官和器官芯片助力肠道-细菌互作研究（综述）

Cell Host and Microbe [IF:31.316]
① 肠道类器官和器官芯片平台对于宿主微生物互作研究至关重要；② 肠道微生物与宿主体外互作模型包括癌细胞株、成体干细胞及多能干细胞衍生的类器官、器官芯片等；③ 不同互作模型具有不同特点，其中肠芯片系统平台在氧浓度梯度、细胞分布结构等方面能够更好的模拟体内环境；④ 当前体外模型可展现肠道微生物对肠上皮细胞的黏附、侵染以及上皮细胞更新、细胞功能影响等生命过程；⑤ 现有体外模型不能完全模拟体内免疫、神经生理环境，仍有待完善。
【主编推荐语】Cell Host and Microbe发表的综述文章，总结了肠道-微生物共培养的最新进展，并将快速发展的类器官和器官芯片与其他标准模型进行了比较，强调了每种培养模型的优点，并讨论了未来构建更复杂的共培养模型体系的可能性。（@NL）
Organoids and organs-on-chips: Insights into human gut-microbe interactions
2021-06-09, doi:10.1016/j.chom.2021.04.002
类器官 器官芯片 人体肠道-细菌互作 Jens Puschhof Cayetano Pleguezuelos-Manzano Hans Clevers
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Nature子刊：如何进行肠道类器官与微生物的共培养？

Nature Protocols [IF:17.021]
① 体外培养形成小肠或结肠管腔状类器官，同时培养对应的细菌培养物，通过显微注射的方式将细菌接种至类器官管腔内共孵育；② 类器官与细菌的空间关系可根据特异性标记，通过荧光实时显微镜以及扫描电子显微镜进行观察；③ 通过DNA或者RNA测序技术，可对类器官与细菌之间的相互作用进行研究；④ 将类器官剪切后与病毒共培养，需考虑病毒感染的细胞类型趋向性，及进入上皮细胞后受体的基因表达。
【主编推荐语】Nature Protocols近期发表的文章，详细描述细菌和类器官共培养的方法步骤，并讨论了通过RNA和DNA测序评估细菌对基因表达和突变的影响时需考虑的因素。该方案需要标准的哺乳动物组织培养设备，细菌或病毒培养，以及显微注射设备。推荐专业人士阅读！（@NL）
Intestinal organoid cocultures with microbes
2021-08-11, doi:10.1038/s41596-021-00589-z
肠道类器官 类器官与微生物共培养 类器官与病毒共培养 Jens Puschhof Cayetano Pleguezuelos-Manzano Hans Clevers
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与细菌互作对早产儿肠道有何影响？类器官里探究竟

Gut [IF:31.793]
① 纳入4名早产儿（23-32孕周）和5名成人（30-60岁）肠样本，分别构建肠道类器官，使用类器官-厌氧菌共培养 (OACC) 模型与粪肠球菌共培养后，进行全转录组测序；② 早产儿与成人组织衍生的肠道类器官免疫反应相关基因表达差异显著，在粪肠球菌刺激下出现1204个差异表达基因（DEGs）；③ OACC模型与粪肠球菌培养8小时和24小时，早产儿肠道类器官出现595个DEGs；④ 成人、早产儿肠道类器官本质不同，对细菌暴露的基因表达也存在差异。
【主编推荐语】Gut发表的letter，比较了早产儿来源和成人来源的肠道类器官在细菌刺激下的基因转录谱，结果表明成人、早产儿肠道类器官本质不同，对细菌暴露的基因表达也存在差异。本研究为利用早产儿肠道类器官模拟早产儿肠道中微生物宿主相互作用提供了证据。（@NL）
Distinct gene expression profiles between human preterm-derived and adult-derived intestinal organoids exposed to : a pilot study
2021-12-17, doi:10.1136/gutjnl-2021-326552
类器官 早产儿 基因表达 Andrea C Masi Christopher J Stewart
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Cell：利用内胚层器官图谱研究肠道类器官

Cell [IF:66.85]
① 绘制包含人呼吸系统和胃肠道多个发育中的内胚层器官细胞转录组图谱；② 利用这个图谱来识别不同细胞系的细胞状态，鉴别与细胞分化相关的转录调节因子，证明器官特异性上皮干细胞和间充质间存在相互作用；③ 利用该图谱对肠类器官（HIOs）进行基准研究，HIOs重现了肠上皮干细胞和间充质细胞发育的分子动力学特征；④ 肠干细胞巢因子NRG1，能促进HIOs中肠上皮干细胞的成熟，肠道主调控因子CDX2对于肠上皮和间充质的分化是必需的。
【主编推荐语】Cell近期发表的研究，将绘制细胞转录图谱和类器官培养技术相结合，描述了涵盖多个人类呼吸道和胃肠道发育的内胚层器官的转录组图谱，并根据该图谱，提供了有关细胞状态、转录因子、器官特异性上皮干细胞和间充质之间的相互作用等相关信息。（@NL）
Charting human development using a multi-endodermal organ atlas and organoid models
2021-05-20, doi:10.1016/j.cell.2021.04.028
延伸阅读： 【BioArt】
单细胞测序 类器官 细胞图谱 NRG1 CDX2 Qianhui Yu Umut Kilik Emily M Holloway Barbara Treutlein Jason R Spence J Gray Camp
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Cell子刊：利用多能干细胞生成功能性人胃肠道类器官

Cell Stem Cell [IF:25.269]
① 利用人多能干细胞的三个初级胚芽层细胞(肠神经胶质细胞、间充质细胞和上皮细胞)，可诱导生成多层胃类器官；② 胃类器官能形成腺体，腺体由平滑肌包被，且平滑肌中包含控制工程胃窦组织收缩的功能性肠内神经元；③ 通过该实验系统，发现人肠神经嵴细胞(ENCCs)能促进间充质细胞的发育，胃窦类器官的腺体形态发生；④ ENCCs可以直接作用于前肠进而影响后肠发育，促进布鲁纳腺表型的类器官产生；⑤ 该胚胎组织工程也可以产生复杂的胃底和食道器官。
【主编推荐语】Cell Stem Cell近期发表的文章，利用从PSCs中分离出来的胚芽层成分用于组织工程，来生成复杂的人类胃肠道器官。工程胃组织具有表面和坑状黏液细胞以及主细胞和壁细胞的腺体，并有功能性肠神经支配的定向平滑肌层包被，该类器官在形态功能上与人类胃组织相似。这项技术可广泛应用于其他器官，未来或为先天性疾病和上消化道急性损伤修复提供可靠的供体材料来源。（@NL）
Functional human gastrointestinal organoids can be engineered from three primary germ layers derived separately from pluripotent stem cells
2021-12-01, doi:10.1016/j.stem.2021.10.010
延伸阅读： 【生物世界】 【生物通】 【BioArt】 【Cell Stem Cell】
胃肠道类器官 人多能干细胞 组织工程 肠神经组织 James M Wells Alexandra K Eicher
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Cell子刊：“心肠”密不可分——肠道与心脏协同发育，促进心肌细胞成熟

Cell Stem Cell [IF:25.269]
① 多系类器官经过长期培养，可再现胚胎心脏（特别是心房组织）和肠道的发育；② 单细胞转录组分析显示，培养100天的多系类器官具有高度的细胞异质性，且与胎儿心脏的细胞具有高度的转录组相似性；③ 多系类器官的心肌细胞在培养过程中能发生表型和功能的分化与成熟；④ 多系类器官祖细胞表现出支持心脏和肠道组织共同发育的转录组谱：多系类器官表达心脏和肠道祖细胞调控基因，及与心脏和肠道相关旁分泌因子的基因。
【主编推荐语】在胚胎发生过程中，近距离组织间的旁分泌信号有助于决定它们各自的细胞命运和功能性器官分化。类器官是体外模型，能模拟器官形成和细胞异质性，但缺乏周围组织的旁分泌信号输入。Cell Stem Cell发表的文章，描述了一种人诱导多功能干细胞衍生的类器官，该类器官能再现心脏和肠道的合作发育和成熟，且在这两种组织中都具有广泛的细胞和结构复杂性。研究表明，类器官中内胚层组织的存在有助于心脏组织的发育，本研究结果或为进一步研究发育、生理成熟和疾病期间的多组织相互作用提供借鉴。（@NL）
Co-emergence of cardiac and gut tissues promotes cardiomyocyte maturation within human iPSC-derived organoids
2021-12-02, doi:10.1016/j.stem.2021.11.007
延伸阅读： 【Cell Stem Cell】 【BioArt】
类器官 诱导多能干细胞（iPSC） 形态发育 内胚层 心脏 Ana C Silva Todd C McDevitt
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Cell子刊：免疫-干细胞互作调控肠道细胞分化的新机制

Immunity [IF:43.474]
① 构建多个IL-17受体缺失模型，确定IL-17A在肠道分泌上皮细胞分化中的作用；② 潘氏细胞、Tuft细胞、杯状细胞和肠内分泌细胞数量，依赖于IL-17A介导的对Lgr5+肠干细胞转录因子ATOH1的诱导作用；③ ATOH1+细胞中IL-17受体缺失会加重DSS诱导的结肠炎，IL-17RA信号对损伤分泌细胞的再生是必需的；④ IL-17A可诱导ATOH1表达，并促进分泌细胞分化；⑤ 免疫细胞和干细胞之间的相互作用，可以调节分泌细胞分化和粘膜的完整性。
【主编推荐语】IL-17A对维持肠道完整性至关重要，可能在IBD中发挥有益作用，但其组织特异性作用的范围尚不清楚。Immunity发表的文章，发现IL-17A可特异性作用于Lgr5+肠道干细胞，诱导ATOH1表达，促进其向分泌细胞分化。此外，IL-17A通过ATOH1+细胞介导的Lgr5+ ISCs再生来修复DSS诱导的损伤。（@NL）
IL-17RA-signaling in Lgr5+ intestinal stem cells induces expression of transcription factor ATOH1 to promote secretory cell lineage commitment
2022-01-25, doi:10.1016/j.immuni.2021.12.016
延伸阅读： 【BioArt】 【Medical Xpress】
IL-17A 肠细胞分化 Lgr5 ATOH1 干细胞 祖细胞 分泌细胞系 Xun Lin Stephen J Gaudino Kyung Ku Jang Ken Cadwell Pawan Kumar
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Nature子刊：如何利用肠道干细胞分化出肠内分泌细胞？

Nature Communications [IF:17.694]
① 利用利莫那班（Rim）、SP600125 (SP)和AS1842856(AS)小分子，靶向CB1、JNK和FOXO1通路，诱导十二指肠和直肠ISCs分化出肠内分泌细胞；② Rim和SP诱导CHGA表达显著增加，SST、5HT、CCK和GIP等激素表达增多；③ AS能诱导SST、5HT和GIP分泌，对CHGA+细胞的诱导更强；④ AS诱导5HT分泌较多，而Rim和SP联合诱导GIP分泌较多，AS与 RSP联合诱导，SST表达更高，GIP和5HT分泌增加。⑤ 直肠ISCs中，仅用基础分化培养基即可诱导GLP-1和PYY分泌的增加。
【主编推荐语】肠内分泌(EE)细胞是人类体内分泌激素最多的细胞，是能量稳态和胃肠道功能的重要调节者。在体外，由于将人肠干细胞(ISCs)转化为功能性EE细胞的难度大，因此阻碍了其在疾病发病机制和临床治疗研究的进一步发展。Nature Communications近期发表的文章，利用小分子靶向介导内胚层发育和/或激素产生的内源性大麻素受体信号通路，JNK和FOXO1，成功诱导人十二指肠和直肠ISCs分化出肠内分泌细胞，这对理解疾病的发病机制和基于细胞的治疗的发展具有重要意义。（@NL）
Robust differentiation of human enteroendocrine cells from intestinal stem cells
2022-01-11, doi:10.1038/s41467-021-27901-5
延伸阅读： 【Medical Xpress】
肠道干细胞 肠内分泌细胞 JNK信号通路 FOXO1信号通路 Daniel Zeve David T Breault
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Cell子刊：肠神经胶质细胞如何调控肠干细胞

Cell Stem Cell [IF:25.269]
① 胶质纤维酸性蛋白GFAP特异性神经胶质细胞EGCs亚群，可调节稳态期间肠道干细胞ISC维持及自我更新；② EGCs具有异质性，GFAP+与PLP1+EGCs之间功能互补，共同维持肠道稳态；③ GFAP+EGCs特异性扩增调控LCR5+ ISC，刺激ISC活性，促进粘膜早期再生，修复肠道损伤；④ GFAP+EGCs在IBD患者损伤修复中的作用机制保守，肠炎修复过程中，GFAP+EGCs激活ISC中的WNT信号通路，促进肠道早期再生；⑤ DSS小鼠实验表明GFAP+EGCs为结肠炎修复提供关键的WNT信号。
【主编推荐语】肠神经系统由丰富的肠神经胶质细胞（EGCs）和神经元网络组成，尽管EGCs紧邻肠干细胞，但它们对干细胞的影响尚不清楚。Cell Stem Cell发表的文章发现，EGCs能够控制肠道稳态和再生过程中的干细胞活性。单细胞分析和小鼠遗传学研究表明，在修复和慢性炎症的早期阶段，特定的GFAP+EGCs群体被激活，并刺激干细胞反应，促进粘膜早期再生。本研究强调了功能性胶质细胞异质性影响肠干细胞行为和再生反应的机制。（@NL）
Enteric glial cell heterogeneity regulates intestinal stem cell niches
2021-11-01, doi:10.1016/j.stem.2021.10.004
延伸阅读： 【Cell Stem Cell】 【BioArt】
肠胶质细胞 肠道干细胞 肠道干细胞再生 Tae-Hee Kim Meryem B Baghdadi
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