這張共聚焦的顯微圖像顯示了由多能幹細胞科學家生物工程改造的兩個月大的人類食管器官。大約700微米（0.027英寸）的大小，對類器官進行染色，以顯示在成熟食道中表達的關鍵結構蛋白，例如外皮蛋白（綠色）和玉米蛋白（藍色）。研究人員在“細胞幹細胞”雜誌上報告，類器官可以加強對食管疾病，個性化醫療和人體再生組織治療的研究。
現在，科學家們正致力於在實驗室中對整個人類胃腸系統進行生物工程，並使用多能幹細胞來培養人類食管類器官。
該研究發表在“ 細胞幹細胞 ”雜誌上，是辛辛那提兒童幹細胞和有機體醫學中心（CuSTOM）研究人員的最新進展。該中心正在研究新的方法來研究影響數百萬胃腸道疾病患者的出生缺陷和疾病，如胃反流，癌症等。這項工作正在導致新的個性化診斷方法，並側重於開發再生組織療法來治療或治癒胃腸道疾病。
這組作者說，這項新發表的研究是科學家第一次能夠完全從多能幹細胞（PSCs）中培養人類食管組織，這種幹細胞可以在體內形成任何組織類型。辛辛那提兒童科學家及其多機構合作者已經使用PSC生物工程人體腸道，胃，結腸和肝臟。
“食管和氣管疾病在人類食管器官模型可能非常有益的人群中非常普遍，”CuSTOM首席科學官兼研究首席研究員Jim Wells博士說。“除了作為研究食管閉鎖等先天缺陷的新模型外，這些類器官還可用於研究嗜酸性粒細胞性食管炎和Barrett化生等疾病，或用於個體患者的生物工程基因匹配的食管組織。”
該研究涉及來自辛辛那提兒童和舊金山格拉德斯通研究所的發育生物學，腫瘤學，過敏和免疫學以及內分泌學部門的研究人員的合作。這包括研究第一作者Stephen Trisno，研究生和Wells實驗室成員。
美食頻道
食道是肌肉管，主動將食物從口腔傳遞到胃部。器官可能受到先天性疾病的影響，例如食管閉鎖 - 由基因突變引起的食管狹窄或畸形。
此外，有幾種疾病可以在以後的生活中折磨人們。一些包括食道癌，胃食管反流病（GERD）或稱為賁門失弛緩症的罕見疾病 - 一種影響下食道肌肉的疾病，可防止器官收縮和食物通過。
研究人員指出，所有條件都需要更好的治療方法。這需要更準確地瞭解其原因背後的遺傳和生化機制 - 需要通過生成和研究可以從人自身細胞生長的人類食道組織的穩健，功能性，遺傳匹配模型的能力來滿足需求。
追尋自然之路
科學家們將他們的新方法應用於人類PSC對一般食管類器官的精確定時，逐步操縱遺傳和生化信號，模式和形成胚胎內胚層和前腸組織。他們的部分重點是基因Sox2及其相關蛋白 - 當它們的功能被破壞時，已經知道這些基因會引發食管疾病。 - 科學家利用小鼠，青蛙和人體組織培養物鑑定食管形成過程中Sox2調控的其他基因和分子途徑。
科學家們報告說，在胚胎髮育的關鍵階段，Sox2基因阻斷了遺傳途徑的編程和作用，導致細胞變成呼吸而不是食道。特別地，Sox2蛋白抑制稱為Wnt的分子的信號傳導並促進食道組織的形成和存活。
在另一項有助於確認Sox2表達對食管形成的重要性的測試中，研究人員研究了在小鼠發育過程中Sox2的完全喪失。沒有Sox2導致食管發育不全 - 這是一種食道終止於小袋並且不與胃連接的情況。
在成功產生完全形成的人類食道類器官（其在約兩個月內生長至約300-800微米的長度）後，生物工程化組織在生物化學上與來自患者活組織檢查的食道組織進行比較。這組作者說，這些測試表明，生物工程和活組織檢查組織的成分非常相似。
Wells表示，研究小組正在繼續研究食管類器官的生物工程過程，並確定未來的項目，以推進該技術的最終治療潛力。這包括使用類器官來檢查特定疾病的進展和影響食道的先天性缺陷。
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