肠道杯状细胞(Goblet cells,GCs)是负责形成肠黏膜层的主要细胞。肠黏膜和杯状细胞的缺失或功能障碍与炎症性肠病、肠道感染、囊肿性纤维化等疾病密切相关。但肠道杯状细胞难以分离获取,缺乏相应的细胞模型,不便于研究肠黏膜形成机制以及黏膜-微生物相互作用过程。
在付小兵院士指导下,解放军总医院医学创新研究部创伤修复与组织再生研究中心赵安东博士和秦华博士等针对上述问题开展研究。在国家自然科学基金项目等资助下,该团队在诱导杯状细胞再生和模拟肠道黏膜-微生物相互作用方面取得新进展。研究成果以“化学法诱导人表皮干细胞转化为肠道杯状细胞用于模拟黏膜-微生物相互作用和治疗”为题,于4月14日在国际知名期刊Science Advances《科学进展》上发表。
赵安东博士等构建起以小分子化合物CHIR99021和Repsox和生长因子bFGF和Bmp4的化学诱导方法将人表皮干细胞诱导为杯状细胞(hESC-GCs)。诱导的hESC-GCs表达杯状细胞特征性标志物及黏液相关基因,分泌的黏蛋白能被UEA-1和AB-PAS染色阳性,投射电镜发现大量黏液颗粒。在此基础之上,成团培养的hESC-GCs在肠道细菌的刺激下能够形成环状黏液圈,隔离细菌,模拟肠黏膜形成过程。利用Transwell系统培养hESC-GCs和肠道细菌构建肠道黏膜-微生物相互作用模型。并且hESC-GCs还能够在体外和体内摄取荧光抗原,再现杯状细胞相关抗原传递过程。在肠炎模型中,移植hESC-GC治疗和化学药物治疗发现能够改善肠道黏膜修复。相关研究为进一步揭示肠黏膜形成机制、研究黏膜-微生物相互作用奠定了基础