時隔12年，Hans博士的得意門生，現(xiàn)就任于日本Keio大學(xué)的Toshiro Sato及其團隊在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。

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

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

該研究中，我們用回腸來源的類器官代替天然結(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)異體移植的人類回腸類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)的單層類器官進一步揭示了腔內(nèi)的機械流在絨毛形成中的重要作用。然后，我們通過將SIC重新定位在回盲腸交界處來研究大鼠的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)腸類器官而非回腸類器官，那就一定會導(dǎo)致死亡。這些數(shù)據(jù)可以作為回腸類器官用于再生目的的機制證明，并為治療SBS提供了潛在的可行策略。

該研究詳情如下：

首先將人小腸類器官移植到免疫缺陷小鼠的結(jié)腸表面。

將人類回腸或結(jié)腸類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器官會構(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)會表達(dá)與營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運相關(guān)的蛋白。因為移植物自發(fā)形成了小腸絨毛結(jié)構(gòu)，作者開始探索什么因素促進了絨毛形成。

于是研究者便開發(fā)了一套培養(yǎng)體系，可以使小腸類器官形成2D平面結(jié)構(gòu)，單向生長，更接近體內(nèi)情況。并在其表面進行恒定的刺激，通過這個實驗，研究者們發(fā)現(xiàn)了機械力是刺激形成絨毛結(jié)構(gòu)的重要因素。

上圖為連續(xù)流動的小腸類器官的二維培養(yǎng)。 

下圖為存在（+）或不存在（-）流動的培養(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)從下到上的距離來著色。

接下來作者設(shè)計實驗，通過大鼠來驗證以上結(jié)果，因為大鼠能夠允許研究者們進行解剖以觀察SIC的重構(gòu)。首先，用大鼠對人短腸綜合征進行建模，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)生類似的效果。接下來研究者對大鼠進行了完全的空腸回腸切除，并在回盲瓣部位進行了回腸類器官的移植。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)胞類型，也包括負(fù)責(zé)吸收營養(yǎng)物質(zhì)的腸上皮細(xì)胞。

通過上皮置換產(chǎn)生SIC的策略。頂部，結(jié)腸上皮被去除（EDTA處理），然后回腸類器官被移植。在進行介入手術(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。

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

為觀察SIC的治療效果，研究者首先通過帶有生物發(fā)光的類器官確認(rèn)移植了結(jié)腸類器官和回腸類器官的兩組大鼠移植率相同。結(jié)腸類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。生存期長的大鼠中類器官植入面積明顯增多。這說明類器官有效穩(wěn)定的植入對于達(dá)到良好的治療效果舉足輕重。再進一步分析小腸結(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，移植了回腸類器官的大鼠的菌群與保留3厘米回腸都小鼠類似，這表明回腸類器官對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)腸類器官的實驗策略。

綜上，該研究用類器官移植的方法治療了短腸綜合征，為自體類器官再生醫(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。