肠隐窝-绒毛结构可以在不含有其它影响因素的情况下，单独对原代上皮组织进行调控机制的研究。2009年，荷兰科学家Hans Clevers团队在体外成功地将小鼠Lgr5+肠道干细胞培养成小鼠小肠类器官（mSIOs），这种类器官模型重现了隐窝样区域和绒毛样上皮区域的三维结构。mSIOs的培养可以通过iPSCs或ESCs来诱导分化，也可以取小肠的隐窝干细胞来诱导分化。通过一系列的优化条件摸索，已经能够准确地模拟小鼠小肠上皮的生理情况，并且在体外长期培养，目前已经广泛应用于疾病模型、再生医学等相关研究。

而对于人源小肠类器官（hSIOs）培养的探索仍在进行中，虽然已经有了一些可以长期培养的hSIOs模型，但这些技术尚不成熟，除了原代细胞提取方法和维持细胞活性等技术困难外，如何准确地模拟细胞类型的多样性，并且促进hSIOs广泛地出芽，依然是hSIOs培养的瓶颈。

基于以上因素，2022年Hans Clevers团队在hSIOs培养基中添加了IL-22进行hSIOs培养基的优化（图1）。利用优化后的hSIOs模型，探索了IL-22对hSIOs中各种类型上皮细胞的诱导效果和基因表达的影响。

图1. hSIOs 的培养模型示意图【3】

hSIOs培养基配方

成熟的hSIOs在整个类器官结构中分散表达潘氏细胞（Paneth cell）, 肠内分泌细胞（enteroendocrine cell）, 杯状细胞（goblet cell）（图2）。添加 IL-22后分化出的潘氏细胞主要位于芽底部，这与体内定位于肠隐窝的潘氏细胞相吻合。肠道中的潘氏细胞对于调节机体的防御功能至关重要，在hSIOs中，潘氏细胞是肠道抗菌肽（如溶菌酶和防御素）的主要生产者，而IL-22是形成潘氏细胞所必需的细胞因子，敲除IL-22或敲除IL-22Ra1的小鼠会有明显的潘氏细胞缺失；随后的研究也表明了PI3K/AKT/mTOR信号通路对于IL-22诱导的人潘氏细胞形成至关重要。值得注意的是，mSIOs培养基中不需要额外添加IL-22来诱导形成潘氏细胞，这也进一步证明了hSIOs与mSIOs的培养过程中需要选择不同的培养方式。

图2. 添加IL-22培养的成熟hSIOs中，存在多种类型细胞。潘氏细胞 (LYZ), 肠内分泌细胞 (CHGA), 杯状细胞 (PAS)【3】

IL-22能够诱导增加hSIOs中潘氏细胞的数量，以及促进AMP在所有细胞类型中的表达，在通过PI3K / AKT / mTOR轴诱导人类潘氏细胞分化程序中有着重要的作用。多种细胞构成的人类肠道类器官(HIO)技术为功能建模和修复人类肠道发育中的遗传缺陷、以及建立慢性疾病模型（如炎症性肠病）提供了研究的模型和可靠的平台。

参考文献

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责任编辑：琉璃

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