《自然》突破:构建首个具有自组织极性的人类类胃器官

《自然》突破:构建首个具有自组织极性的人类类胃器官

我们近期的研究在《自然》(Nature)发表,通过构建多胚层“类胃器官”,首次揭示了神经系统在人类胃部极性发育中的关键诱导作用。


我们非常激动地宣布,XinLab 与清华大学邵玥教授团队及多方合作伙伴的最新研究成果 “Human gastroids to model regional patterning in early stomach development” 已在《自然》(Nature)发表。该研究通过创新的多胚层共同发育策略,成功构建了具备自组织极性的“类胃器官(Gastroids)”,为人体器官发育研究提供了高保真模型。

研究背景

人类的胃是一个具有高度组织结构的器官,其胃底部(Fundus)和胃窦部(Antrum)在功能和细胞组成上截然不同。然而,以往的类器官模型往往只能模拟单一区域,难以复现胃部早期发育中关键的“胃底-胃窦”轴向极性分布,这限制了我们对人体胃部形态发生机制的理解。

核心发现

  1. 首个自组织极性类胃器官的诞生 研究团队开发了一种基于多胚层单层细胞的诱导方法。不同于传统仅含内胚层的类器官,这种新型“类胃器官(Gastroids)”同时包含了胃上皮、间充质和神经细胞。它能自发形成一个具有双极极化特征的上皮腔室,一端表达胃底标志物(SOX2),另一端表达胃窦标志物(PDX1),与真实人体胚胎胃发育高度相似。

  2. 神经组织:极性形成的“指挥官” 通过单细胞转录组分析和空间组学研究,我们意外发现非内胚层细胞,特别是神经细胞,在胃底区域附近聚集。实验证实,这些神经细胞作为一个关键的信号中心,通过 WNT 介导的信号通路 直接指令胃上皮的区域化分布。

  3. NR2F2:关键的中介因子 研究进一步鉴定出 NR2F2 是调控类胃器官发育极性的核心因子。在胃底上皮中,NR2F2 介导了由 WNT 信号触发的区域化特异性表达,其缺失会导致胃底部特征消失。

研究意义

这一模型不仅是一个研究胃部发育的有力工具,也为理解复杂器官如何通过跨胚层相互作用实现空间模式化(Patterning)提供了新范式。它在疾病模型、药物筛选以及再生医学领域具有巨大的应用潜力。

协作与支持

本项目由清华大学、昆明理工大学、温州医科大学和华大生命科学研究院等机构通力协作完成。XinLab 团队(王悦、王一婷、刘心等)主要贡献了其中的单细胞转录组测序、空间组学数据产出及生物信息学分析工作。

阅读论文全文:https://doi.org/10.1038/s41586-025-09508-8