胃类器官: 迟来者的崛起

表1 常见胃干细胞的分子标记物及其特点

分子标记物	部位	腺体中的位置	特点与功能
Lgr5[12]	幽门	底部	分化为胃窦细胞系a; 参与细胞损伤和修复过程
SOX2[12]	幽门/胃底	峡部	分化为胃窦细胞系a
Mist1、Troy[6,7,65,66]	幽门	峡部	作为储备干细胞, 在细胞损伤和修复过程中发挥作用
Runx1、Axin2、Lrig1[67-69]	胃底	峡部	分化为胃底细胞系b

^a胃窦细胞系: G细胞、D细胞、ECL细胞、黏液细胞等;

^b胃底细胞系: 壁细胞、主细胞、黏液细胞等.

表2 胃类器官的显微结构

结构	显微解释	形态描述	意义	诱导方式
芽生结构[30,70]	干细胞增殖和分化成的胃上皮细胞	从主体细胞团中突出的类似芽的小结构	表明细胞具有组织再生和分化的能力, 评估细胞培养条件效果的指标	培养基(ENRWFGNi)加入IGF、p38抑制剂、GSK3b抑制剂和TGF-β抑制剂
大囊[5]	具有分泌液的囊性结构	细胞团或器官样体内部空腔体积增大的结构	反映胃黏膜分泌细胞活动, 模拟疾病状态、评估生长因子和抑制剂作用	类器官组织在完全培养基(ENRWFGNiTi)中生长, 移除WNT诱导分化; 加入PGE2或高浓度TGF-β抑制剂

表3 胃类器官的常见标记物及其意义

细胞标记物	标记细胞类型	意义
Lgr5[5,6,30,31]	干细胞	指示胃组织中的干细胞, 参与组织修复和再生
Vil1[71]	干细胞/上皮细胞	指示上皮细胞的细胞骨架和运动功能
SOX9[72]	干细胞/前体细胞	调节干细胞和前体细胞的分化过程
Cckbr[73]	干细胞/G细胞	在胃泌素分泌细胞上表达, 参与胃酸分泌调节
Mist1[66]	干细胞/主细胞	指示胃中主细胞, 参与消化酶分泌
Troy[7]	干细胞/上皮细胞	参与细胞死亡和存活信号传递, 影响炎症和肿瘤形成
Muc5ac[5,21]	黏液分泌细胞	指示胃黏膜上的黏液分泌细胞, 保护胃壁
Muc6[5,21]	黏液分泌细胞	同上, 参与胃黏膜的保护
PGC[5,21]	主细胞	指示分泌胃蛋白酶原的主细胞
GIF[5,21]	壁细胞	指示分泌内因子的壁细胞, 重要于维生素B12的吸收
Ghrl[5,21]	P/D1细胞	在胃泌素分泌细胞上表达, 调节食欲和能量平衡
CagA[30,33]	受幽门螺杆菌感染的细胞	与幽门螺杆菌感染相关, 可能导致炎症和癌变
IL-8[30,33]	炎症细胞	在炎症过程中表达, 促进炎症反应
p53[30,33]	受损/癌症细胞	在DNA损伤时表达, 与细胞凋亡和肿瘤抑制相关

表4 胃的形态发生和组织分化的信号通路调控

发生阶段	关键信号通路	调控结果
引导人PSCs进入胚胎原肠形成阶段[22]	使用Activin A激活Nodal/TGF-β信号通路, 激活包括SOX17和Foxa2的转录网络	培养第3天形成确定性内胚层, 模拟胚胎原肠形成过程
确定性内胚层形成[17,22]	WNT、FGF、BMP和维A酸激活SOX2/HNF1b表达, 抑制CDX2表达. 将内胚层暴露于视黄酸24 h, 形成的后前肠类器官	在体外培养的第4和第5天, 确定性内胚层从二维细胞片层转变为三维原始肠管类器官
前肠形成及区域化[74-76]	通过调节BMP、维A酸和EGF信号, 维持高SOX2表达	后前肠形态发生并区域化为不同部分, 如SOX2+/PDX1-贲门和SOX2+/PDX1+胃窦
胃的早期区域模式形成)[11,20,22,77,78]	Barx1通过调节两种WNT信号拮抗剂的表达, 分泌类似鳞翅类蛋白1和2, 抑制WNT信号	幽门区域低WNT信号对胃特异性上皮发育和维护胃－肠道边界必需; 胃底区域需要典型WNT信号以维持胃底上皮命运

PSCs: 多能干细胞; Activin A: 激活素A; Nodal: TGF-β超家族的蛋白质; TGF-β: 转化生长因子-β; SOX17: 性别决定区Y- 盒17; Foxa2: 叉头框蛋白a2; WNT: 细胞外信号调节蛋白; FGF: 成纤维细胞生长因子; BMP: 骨形态发生蛋白; EGF: 表皮生长因子; SOX2: 性别决定区Y-盒 2; HNF1b: 肝核因子1β; CDX2: 曲线蛋白家族成员2; PDX1: 胰腺和十二指肠家族1.

表5 胃类器官重现H. pylori感染特征

感染特征	实现方法	应用类器官的优势
细菌的附着、定植	将H. pylori接种到胃类器官中, 使用微注射技术模拟自然感染过程	类器官更接近体内情况, 特别是因为H. pylori在体内复制位于黏液层中
NF-κB的激活及其靶基因IL-8表达	基因表达分析, 观察感染后IL-8基因的表达变化	类器官中IL-8表达不依赖于H. pylori中cagPAI的存在, 与传统模型不同
CagA与c-MET的相互作用与细胞增殖	基于新合成标记核苷酸类似物(EdU)的量化, 观察类器官中CagA蛋白与宿主细胞表面的c-MET相互作用	可以观察到CagA依赖的细胞增殖, 与传统认为的诱导的细胞损失的补偿不同, 因为凋亡水平没有改变
细菌感染引起的炎症反应和损伤程度	分析胃类器官内特定基因表达变化, 观察炎症反应	发现靠近腺体表面的细胞对感染有更强烈的反应, 揭示了黏液屏障功能

H. pylori: 幽门螺杆菌; NF-κB: 核因子-κB; CagA: 细胞毒素相关基因A蛋白; IL-8: 白细胞介素-8; c-MET:肝细胞生长因子受体.

表6 胃类器官的形态亚型与Lauren分类

亚型	生长模式与形态表型	与Lauren分类关联
实体亚型	无定形的实体构型和非黏附性生长模式	弥漫性胃癌
腺体亚型	具有单一腔室的腺体结构	肠型胃癌
混合亚型	多种混合表现	混合特征, 关联不同亚型的特征组合