该技术允许在人体建模系统中以前所未有的细节研究结肠疾病。根据辛辛那提儿童多能干细胞中心高级研究调查员兼主任James Wells博士的说法，它还有可能有朝一日产生人胃肠(GI)道组织，用于移植给患者。

“影响GI道区域的疾病非常普遍，包括结肠炎，结肠癌，肠易激综合征，先天性巨结肠和息肉综合征等疾病，”Wells说。“我们在如何研究这些疾病方面受到限制，包括像老鼠这样的动物模型不能精确地重建胃肠道中的人类疾病过程。该系统使我们能够非常有效地模拟人类疾病和人类发展。“

建立胃肠道

在自2009年以来发表的一系列研究中，威尔斯实验室的研究人员使用人类多能干细胞(hPSCs)培育胚胎期小肠。功能性神经系统，以及人胃的胃窦和胃底区域。

研究人员 - 包括威尔斯实验室的第一作者和博士后研究员Jorge Munera博士 - 在他们目前的论文中指出，结肠比胃肠道的其他部分更难以产生。

这组作者说，鉴定正确的遗传和分子编程以诱导hPSCs进入结肠类器官的部分挑战是缺乏关于器官胚胎发育的数据。他们通过在动物模型中进行一系列分子和遗传筛选来开发后肠组织来解决这个问题。后肠是发育中的肠道的一部分，产生整个大肠 - 包括盲肠，结肠和直肠。

他们还开采了公共数据库(GNCPro，TiGER，Human Protein Atlas)，以确定成人结肠中后肠的分子标记。最前沿的青蛙和小鼠

为了开发产生人类结肠的模型，科学家首先将SATB2(特殊的富含AT的序列结合蛋白2)鉴定为青蛙，小鼠和人类中后肠的确定分子标记。

SATB2是一种DNA结合蛋白，有助于细胞核中染色体的结构组织。

青蛙，小鼠和人类之间SATB2的蛋白质序列非常相似。这使得作者得出这样的假设，即青蛙和小鼠中调节SATB2的分子信号可用于制造表达该蛋白质的人结肠类器官。

作者还注意到，来自生长因子BMP(骨形态发生蛋白)的信号在肠管的SATB2表达区域中具有高活性。研究人员在分析青蛙，小鼠和人类干细胞来源的肠道时，通过BMP发出信号，需要在发育中的后肠中建立SATB2。以SABT2作为标记物，研究人员表明，BMP信号传导对于发育结肠发育的青蛙和小鼠后肠区特异性组织是必需的。

当在人多能干细胞衍生的肠管培养物中加入BMP蛋白三天时，它诱导了后HOX编码。HOX包含一组关键的基因，有助于从头到脚控制胚胎的发育计划。研究人员报告，后HOX有助于控制表达SATB2的人结肠类器官的形成。

测试翻译潜力

为了了解人体GI组织在生物体内的表现如何 - 并测试其未来的治疗潜力 - 研究团队包括来自外科的合作者，由Michael Helmrath，MD，一名儿科外科医生和外科研究主任领导程序。

将组织工程化的结肠类器官移植到免疫受损小鼠的肾胶囊中6至10周。在观察和分析现在的体内类器官时，研究作者寻找后区域肠内分泌细胞的迹象，这些细胞在自然发育的人类结肠中发现激素。