近日，清華大學航天航空學院副教授邵玥團隊與昆明理工大學、北京華大生命科學研究院、國科溫州研究院等機構的科研人員合作，在人類胃器官早期發育機制與體外重構研究方面取得重要進展。
該團隊利用人多能干細胞，首次在體外培養出一種包含胃底和胃竇雙極分布的胃器官發育模型，破解了WNT信號梯度悖論，并建立了微尺度組織定向組裝技術，實現了對類胃囊中不同譜系的組織模塊獨立開展基因編輯。9月10日，相關研究成果發表于《自然》。
眾所周知，胃是人體內一個結構精密的消化器官。在胃部結構中，胃底和胃竇兩個區域沿著胃的前后軸方向有序分布，分別承擔了分泌與消化功能。這一非對稱組織圖式早在人體胚胎發育的第五周就開始形成了。
然而過去20年來，圍繞著這種組織圖式，科學界始終存在一個悖論經典。
具體而言，WNT信號作為細胞內一個重要的通訊系統，幫助細胞決定生長、分裂和存活的方式，該信號通路在人體內很常見，影響著胚胎的發育、成人的組織修復、以及身體各部位的正常功能。
發育生物學認為，WNT信號沿前—后軸梯度是遞增的，并以此調控各器官前后組織圖式的分布。然而胃的非對稱發育必須依賴沿前—后軸梯度遞減的WNT信號梯度。這個“信號梯度悖論”對傳統器官發育理論提出了重大挑戰。
針對這一挑戰，邵玥團隊從看似矛盾的信號梯度悖論出發，提出了新思路——胃的前后非對稱組織圖式發育的背后，可能存在一個尚未被發現的“暗物質”信號源，也就是新型WNT信號中心
為探究這一假說，邵玥團隊融合力學、工程學、生物學等多學科思想和前沿手段，根據仿生學啟發構建出模擬體內器官發育的三維環境，并采用“多譜系協同發育”的策略，利用人多能干細胞首次在體外培養出了一種包含胃底和胃竇雙極分布的胃器官發育模型（命名為Gastroid，類胃囊）
該模型重現了早期胃器官沿前—后軸的非對稱組織圖式發育，并在分子、細胞、組織學及解剖學等多個維度，展現出與人類及小鼠胃發育特征的高度相似性。
據悉，該研究首次揭示了神經組織是調控胃器官前后組織圖式發育不可或缺的信號中心，其通過與胃上皮組織協同發育過程中的非對稱幾何關系，誘發了沿前-后軸遞減的WNT信號梯度是胃底—胃竇空間圖式形成的關鍵因素。這一發現不僅解決了WNT信號梯度悖論，也為在體外構建高保真胃器官模型提供了新的原理和方法。
此外，由于人類早期胚胎樣本的匱乏與相關遺傳學操作的倫理限制，類胃囊為研究人胃早期發育的調控機制提供了全新的實驗平臺。
為進一步解析胃發育中的譜系特異性調控機制，邵玥團隊基于類胃囊和神經信號中心理論，提出了“人工信號中心”驅動的“樂高式”發育重構策略，建立了微尺度組織定向組裝技術，實現了對類胃囊中不同譜系的組織模塊獨立開展基因編輯。
研究團隊發現，上皮源NR2F2是決定胃組織非對稱圖式發育的關鍵因子。其缺失可導致胃底—胃竇發育失衡。由此，該團隊提出了胃組織圖式及其發育異常的一個新機制，充分體現了類胃囊技術在人類器官發育與重構的基礎研究與未來醫學應用中的巨大潛力。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09508-8
本文鏈接：培養出類胃囊，清華團隊在器官體外重構方面獲突破http://www.sq15.cn/show-11-25870-0.html
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