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肠道类器官模型构建与应用研究进展2025-12-25 09:59:52

在使用动物肠道类器官构建相关模型时,培养过程中的稳定性和可重复性仍是一个挑战。本文综述了肠道隐窝干细胞的分离方法、肠道类器官的培养以及肠道类器官在动物生产中的应用进展。肠道作为消化系统的重要器官,由单层柱状上皮细胞层构成的绒毛及周围数个内陷的隐窝所构成,包含数百万绒毛-隐窝结构。隐窝基底部存在着一类具有自我更新和分化能力的肠道干细胞,这类细胞可以通过特异性表达Lgr5的分子标记物进行鉴定。肠道干细胞不仅维持着自我更新能力,还能够定向分化为各类成熟肠上皮细胞。在隐窝基底部区域,肠道干细胞与具有分泌功能的潘氏细胞呈现规律性的间隔分布模式,共同构成维持肠道上皮稳态的关键微环境。

肠道干细胞的分离和培养是体外构建肠道类器官的基础,可以帮助理解肠道的发育、疾病机制以及药物筛选等。当前,基于单细胞分离的类器官构建方法主要依赖于基因修饰小鼠模型与流式分选技术的联用,因试验成本高,导致其在常规类器官培养体系中的应用范围受到显著限制。肠道干细胞位于隐窝基底部,使用胶原酶消化法或离子螯合法等方法去除肠道绒毛、分离肠道隐窝以构建肠道类器官模型的操作较为简便,且体外形成类器官的效率更高,广泛应用于类器官的构建。
 
在肠隐窝的分离技术中,胶原酶消化法和离子螯合法作为2种经典方法具有不同作用机制:前者通过胶原酶Ⅰ对细胞外基质中富含脯氨酸的胶原纤维进行特异性酶解,破坏上皮组织的空间构象稳定性,从而实现隐窝结构的离散化并获得有活性的干细胞;后者则基于二价阳离子的螯合作用,通过移除细胞膜表面蛋白与胞外基质间结合的钙离子和镁离子,导致细胞间连接蛋白构象改变,进而减弱细胞黏附力促进分离。

出自《肠道类器官体外培养及其应用进展》作者耿宁雨,杨奇奇,盛盈盈。