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記者21日從昆明理工大學(xué)獲悉，該校靈長類轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院教授白冰團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)、華大基因生命科學(xué)研究院等國內(nèi)外研究人員合作，破解了困擾發(fā)育生物學(xué)界20年的“WNT信號(hào)梯度悖論”，并首次在體外構(gòu)建出包含胃底和胃竇雙區(qū)域的類胃囊模型，為揭示人類胃器官發(fā)育機(jī)制提供了全新研究平臺(tái)。相關(guān)成果發(fā)表在國際期刊《自然》上。

胃作為重要消化器官，其胃底和胃竇的功能分區(qū)早在胚胎發(fā)育第5周就已形成。經(jīng)典發(fā)育生物學(xué)理論認(rèn)為，器官沿前—后軸的組織圖式形成依賴遞增的WNT信號(hào)梯度，但胃發(fā)育卻呈現(xiàn)出遞減的WNT信號(hào)分布，這一矛盾現(xiàn)象被稱為“信號(hào)梯度悖論”。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出“隱藏信號(hào)中心”假說，認(rèn)為胃發(fā)育中可能存在未被發(fā)現(xiàn)的WNT信號(hào)調(diào)控源。

研究團(tuán)隊(duì)通過生物信息學(xué)分析鎖定神經(jīng)組織為關(guān)鍵突破口，融合生物學(xué)、力學(xué)、工程學(xué)等多學(xué)科手段，構(gòu)建了模擬體內(nèi)環(huán)境的三維培養(yǎng)體系。利用人多能干細(xì)胞體外誘導(dǎo)技術(shù)，結(jié)合力學(xué)失穩(wěn)驅(qū)動(dòng)的形態(tài)發(fā)生誘導(dǎo)體系，成功培育出具有胃底-胃竇雙極分布的類胃囊模型。該模型在分子、細(xì)胞及組織結(jié)構(gòu)上與人類早期胃器官高度相似，首次直觀展現(xiàn)了胃前后軸非對(duì)稱發(fā)育過程。

實(shí)驗(yàn)證實(shí)，神經(jīng)組織通過與胃上皮組織的非對(duì)稱幾何關(guān)系，形成沿前—后軸遞減的WNT信號(hào)梯度，成為調(diào)控胃分區(qū)發(fā)育的信號(hào)中心。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)上皮源NR2F2基因是胃組織圖式形成的關(guān)鍵調(diào)控因子，其缺失會(huì)導(dǎo)致胃底—胃竇發(fā)育失衡，為胃疾病發(fā)生機(jī)制提供了新解釋。

這一成果不僅完善了經(jīng)典發(fā)育生物學(xué)的信號(hào)中心理論，更建立了首個(gè)可模擬人類胃器官早期發(fā)育的體外研究平臺(tái)。這一模型解決了人類胚胎樣本稀缺的倫理限制，為胃癌、胃潰瘍等疾病的病因研究、藥物篩選及再生醫(yī)學(xué)提供了新型活的“實(shí)驗(yàn)室”。未來有望通過該模型模擬胃疾病發(fā)生過程，或構(gòu)建患者個(gè)性化胃模型，加速新藥研發(fā)。