時(shí)隔12年，Hans博士的得意門(mén)生，現(xiàn)就任于日本Keio大學(xué)的Toshiro Sato及其團(tuán)隊(duì)在Nature上發(fā)表了題為：An organoid-based organ-repurposing  approach to treat short bowel syndrome 的最新研究進(jìn)展。該研究利用小腸和結(jié)腸上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)相似性，使用類(lèi)器官移植將結(jié)腸上皮替換為小腸上皮，產(chǎn)生“小腸化結(jié)腸”（small intestinalized colon SIC），SIC可以血管化并能夠形成淋巴結(jié)構(gòu)，指導(dǎo)結(jié)腸中小腸結(jié)構(gòu)的形成。

小腸是吸收營(yíng)養(yǎng)的主要器官，各種情形下（包括手術(shù)等）的切除會(huì)導(dǎo)致吸收不良和消瘦，這被稱(chēng)為短腸綜合癥（SBS）。

小腸移植目前來(lái)看暫時(shí)仍是唯一治療SBS的方法。但是嚴(yán)重的同種異體排斥反應(yīng)會(huì)降低患者生存概率和這種治療的長(zhǎng)期效果。因此，尋找新的治療方法就顯得非常緊迫了。而類(lèi)器官技術(shù)則可以在體外有效地?cái)U(kuò)大腸道上皮組織的面積，具有巨大的潛力。

該研究中，我們用回腸來(lái)源的類(lèi)器官代替天然結(jié)腸上皮，從而培養(yǎng)出了小腸化結(jié)腸（SIC）。首先，我們發(fā)現(xiàn)異體移植的人類(lèi)回腸類(lèi)器官保留了它們的區(qū)域特征，并在小鼠結(jié)腸中形成新生的絨毛結(jié)構(gòu)。體外培養(yǎng)的單層類(lèi)器官進(jìn)一步揭示了腔內(nèi)的機(jī)械流在絨毛形成中的重要作用。然后，我們通過(guò)將SIC重新定位在回盲腸交界處來(lái)研究大鼠的SIC模型，在該回腸交界處，上皮細(xì)胞暴露于恒定的腸腔內(nèi)液流中。這種解剖學(xué)上的位置改變?yōu)镾IC提供了小腸的器官結(jié)構(gòu)，包括完整的血管和神經(jīng)系統(tǒng)，絨毛結(jié)構(gòu)和乳糜管（小腸特有的吸收脂肪的結(jié)構(gòu)）。SIC具有吸收營(yíng)養(yǎng)的功能，在SBS大鼠模型中可顯著改善腸道衰竭，但如果移植的是結(jié)腸類(lèi)器官而非回腸類(lèi)器官，那就一定會(huì)導(dǎo)致死亡。這些數(shù)據(jù)可以作為回腸類(lèi)器官用于再生目的的機(jī)制證明，并為治療SBS提供了潛在的可行策略。

該研究詳情如下：

首先將人小腸類(lèi)器官移植到免疫缺陷小鼠的結(jié)腸表面。

將人類(lèi)回腸或結(jié)腸類(lèi)器官移植到免疫缺陷(NOG)小鼠結(jié)腸

結(jié)果顯示異種移植回腸類(lèi)器官會(huì)構(gòu)建小腸上皮組織的絨毛結(jié)構(gòu)，而且重構(gòu)的絨毛結(jié)構(gòu)會(huì)表達(dá)與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的蛋白。因?yàn)橐浦参镒园l(fā)形成了小腸絨毛結(jié)構(gòu)，作者開(kāi)始探索什么因素促進(jìn)了絨毛形成。

于是研究者便開(kāi)發(fā)了一套培養(yǎng)體系，可以使小腸類(lèi)器官形成2D平面結(jié)構(gòu)，單向生長(zhǎng)，更接近體內(nèi)情況。并在其表面進(jìn)行恒定的刺激，通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，研究者們發(fā)現(xiàn)了機(jī)械力是刺激形成絨毛結(jié)構(gòu)的重要因素。

上圖為連續(xù)流動(dòng)的小腸類(lèi)器官的二維培養(yǎng)。 

下圖為存在（+）或不存在（-）流動(dòng)的培養(yǎng)基的情況下培養(yǎng)四天的2D十二指腸和結(jié)腸類(lèi)器官的鏡下圖片。（蘇木精和曙紅染色）

圖像以三維(3D)方式堆疊，并根據(jù)從下到上的距離來(lái)著色。

接下來(lái)作者設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)大鼠來(lái)驗(yàn)證以上結(jié)果，因?yàn)榇笫竽軌蛟试S研究者們進(jìn)行解剖以觀察SIC的重構(gòu)。首先，用大鼠對(duì)人短腸綜合征進(jìn)行建模，若保留回腸末端3厘米，可以有效改善手術(shù)后大鼠生存情況，降低腸衰竭發(fā)生的可能性，而保留4厘米空腸則不能夠產(chǎn)生類(lèi)似的效果。接下來(lái)研究者對(duì)大鼠進(jìn)行了完全的空腸回腸切除，并在回盲瓣部位進(jìn)行了回腸類(lèi)器官的移植。結(jié)果顯示，與手術(shù)組的死亡率低于30%，移植率近100%。原位雜交以及免疫組化顯示SIC存在LGR5+干細(xì)胞以及其主要分化的細(xì)胞類(lèi)型，也包括負(fù)責(zé)吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的腸上皮細(xì)胞。

通過(guò)上皮置換產(chǎn)生SIC的策略。頂部，結(jié)腸上皮被去除（EDTA處理），然后回腸類(lèi)器官被移植。在進(jìn)行介入手術(shù)之前，移植的回腸上皮顯示出隱窩狀結(jié)構(gòu)（左下圖和圖像）。移植后，會(huì)形成絨毛狀結(jié)構(gòu)（右下圖和圖像）。白色箭頭表示潘氏細(xì)胞。

分兩步進(jìn)行的手術(shù)方法，用于在空腸的起點(diǎn)和回腸的終點(diǎn)之間插入需要移植的結(jié)腸類(lèi)器官。

為觀察SIC的治療效果，研究者首先通過(guò)帶有生物發(fā)光的類(lèi)器官確認(rèn)移植了結(jié)腸類(lèi)器官和回腸類(lèi)器官的兩組大鼠移植率相同。結(jié)腸類(lèi)器官移植組的大鼠兩周之內(nèi)狀態(tài)幾乎都接近死亡，而在回腸類(lèi)器官移植組，體重減輕的癥狀得到緩解，生存率得到提高。生存期長(zhǎng)的大鼠中類(lèi)器官植入面積明顯增多。這說(shuō)明類(lèi)器官有效穩(wěn)定的植入對(duì)于達(dá)到良好的治療效果舉足輕重。再進(jìn)一步分析小腸結(jié)構(gòu)表明，SIC 能夠發(fā)揮小腸的基本功能，并重塑淋巴管結(jié)構(gòu)，SIC也能夠維持神經(jīng)回路調(diào)控和自主神經(jīng)支配的肌層組織。相較于腸道菌群的變化，移植了回腸類(lèi)器官的大鼠的菌群與保留3厘米回腸都小鼠類(lèi)似，這表明回腸類(lèi)器官對(duì)塑造腸道菌群也具有重要作用。

以單盲的方式移植回腸或結(jié)腸類(lèi)器官的實(shí)驗(yàn)策略。

綜上，該研究用類(lèi)器官移植的方法治療了短腸綜合征，為自體類(lèi)器官再生醫(yī)學(xué)提供了概念支持，為克服體外干細(xì)胞和臨床轉(zhuǎn)化之間的鴻溝做出了里程碑式的貢獻(xiàn)。